半導(dǎo)體激光誘導(dǎo)液膜浸潤(rùn)刻蝕技術(shù)研究.pdf

1、本文提出了一種新的半導(dǎo)體加工技術(shù)——半導(dǎo)體激光誘導(dǎo)液膜浸潤(rùn)腐蝕法,它與普通化學(xué)腐蝕相比,可以有效地消除晶體取向影響,制作出更加多樣化的腐蝕圖形,并且精確度有很大的提高;與激光誘導(dǎo)氣相腐蝕相比,其工藝條件更加容易實(shí)現(xiàn),操作更加簡(jiǎn)單;與干法離子刻蝕相比,對(duì)基片無離子損傷,腐蝕過程容易控制,成本低;與普通激光誘導(dǎo)液相腐蝕相比,又具有腐蝕區(qū)域可控等優(yōu)點(diǎn),正因如此,半導(dǎo)體激光誘導(dǎo)液膜浸潤(rùn)腐蝕法在微電子、光電子、光電集成等領(lǐng)域都將有廣闊的應(yīng)用前景,

2、并對(duì)現(xiàn)有的半導(dǎo)體加工工藝提供了重要的補(bǔ)充。本文的工作就是圍繞半導(dǎo)體GaAs基片的激光誘導(dǎo)液膜浸潤(rùn)刻蝕技術(shù)開展的,主要的研究結(jié)果和創(chuàng)新之處如下:1)觀察液膜自然浸潤(rùn)過程研究,對(duì)邊緣腐蝕效果的觀察與分析受液滴自身的重力和固-液表面張力的影響,GaAs表面的腐蝕液滴厚度逐漸變薄,面積變大,向四周擴(kuò)散。由于液滴在GaAs基片表面的擴(kuò)散是持續(xù)進(jìn)行的,受腐蝕部分也隨之向外擴(kuò)散,但是由于腐蝕液滴邊緣越來越薄,并且腐蝕時(shí)間相對(duì)于中間的也更短,所以腐蝕的

3、效果也越微弱,腐蝕效果出現(xiàn)由內(nèi)而外漸變的情況。本文對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行了觀察與分析,得到重要結(jié)論。2)橫向腐蝕特性以及腐蝕表面均勻性的分析本文主要從橫向腐蝕特性研究以及表面腐蝕粗糙度兩個(gè)方面對(duì)腐蝕效果進(jìn)行分析。橫向腐蝕不利于圓孔的獲得,所以必須研究橫向化學(xué)腐蝕速率從而減小橫向腐蝕對(duì)生成的圓孔的影響,本文通過多種腐蝕液分別對(duì)GaAs進(jìn)行腐蝕,并觀察它們的橫向腐蝕效果,為混合腐蝕溶液的配比比例提供了依據(jù)。另外,我們利用紅外熱像監(jiān)測(cè)系統(tǒng),獲得GaA

4、s上腐蝕淺液層的紅外灰度數(shù)值分布,通過分析得到GaAs表面粗糙度的變化規(guī)律。3)半導(dǎo)體基片精細(xì)圓孔的激光誘導(dǎo)液膜浸潤(rùn)腐蝕制作考慮到圓孔型探測(cè)器等高技術(shù)產(chǎn)品的實(shí)際需求,也作為激光誘導(dǎo)液膜浸潤(rùn)腐蝕新工藝的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,用激光誘導(dǎo)液膜浸潤(rùn)法在半導(dǎo)體表面制作圓孔圖形,分析圖形輪廓畸變的原因,并提出相應(yīng)的改善辦法。由于液膜表面存在弧度,所以光斑會(huì)擴(kuò)散,加之晶體的各向異性,在不同的方向上反應(yīng)速度不同,圓孔制作相當(dāng)困難。本文首先通過多組改變液膜厚度和面積

5、的實(shí)驗(yàn),已經(jīng)使圖樣形狀有了一定的改善。另外,溶液配比也會(huì)影響腐蝕孔的質(zhì)量。雙氧水的濃度過高加快了橫向腐蝕速率,使腐蝕孔邊緣輪廓發(fā)生畸變,而濃度過低又會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速度緩慢,腐蝕效果不明顯。本文通過多組實(shí)驗(yàn),優(yōu)化溶液濃度配比,從而在得到較高縱向腐蝕速率的同時(shí)減少橫向腐蝕情況。最后,由于晶體的各向異性,在不同的晶向上反應(yīng)速度不同,也會(huì)嚴(yán)重地影響腐蝕孔的質(zhì)量,生成橢圓孔。本文提出利用激光化學(xué)液相兩步腐蝕法消除晶向影響,最終得到較高質(zhì)量圓形孔。本文