一种制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法，通过湿法腐蚀的方法，在30

【技术实现步骤摘要】
一种制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法


[0001]本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种基于湿法腐蚀制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法。

技术介绍

[0002]硅材料是半导体行业的核心，也是半导体器件制备的基础。硅是一种具有各向异性的材料，不同晶向的性质不同。目前，市面上硅衬底主要是硅(111)面衬底，但是随着半导体器件的发展与进步，硅(111)面逐渐不能满足人们的需要。通过光刻和湿法腐蚀的方法，可以定向腐蚀硅的表面，制备图形化的硅衬底。硅的图形化衬底可以在同一片硅片上同时存在不同的表面以及不同的斜刻凹槽深度，以便于不同类型的半导体器件的制备。
[0003]在实际的生产中，硅的(1
‑
11)面的图形化衬底是氮化镓发光器件制备的基础。没有良好质量的(1
‑
11)面的硅衬底就无法制备合适晶向的氮化镓器件。进一步，硅的其他表面也有不同的应用，此处不赘述。但目前为止关于图形衬底的制备，还没有一个比较系统的研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不全面性，提出一种基于湿法腐蚀制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法
[0005]本专利技术的一种制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
[0006]1)准备图形化硅衬底的样品，并测试所述样品的图形化硅衬底的参考面；
[0007]2)清洗所述样品；
[0008]3)在所述图形化硅衬底上淀积一层SiO2或SiN
x
；
[0009]4)确定光刻条纹方向；
[0010]5)对完成步骤3)的样品进行光刻；
[0011]6)对完成步骤5)的样品进行腐蚀；
[0012]7)对腐蚀后具有斜刻凹槽的样品进行表征，确定斜刻凹槽各表面的类型以及斜刻凹槽的质量。
[0013]进一步，本专利技术所述方法中样品的斜刻凹槽的三个面分别为硅的(1
‑
11)面、(
‑
11
‑
1)面和(011)面，且其中的(011)面为斜刻凹槽的底部面，所述斜刻凹槽的深度为2
‑
6um，深度指的是从硅片表面到腐蚀最深处的垂直距离。
[0014]进一步，本专利技术所述方法中品的图形化硅衬底的表面为硅的(113)面。
[0015]进一步，本专利技术所述方法的步骤2)中样品的清洗流程为：去离子水超声清洗25
‑
30min；无水乙醇超声25
‑
30min；去离子水超声25
‑
30min；丙酮超声25
‑
30min；去离子水超声25
‑
30min；将清洗后的样品烘干备用。
[0016]进一步，本专利技术所述方法的步骤1)中测试使用XRD设备对所述参考面进行确定，得
到所述参考面为硅的(1
‑
10)面。
[0017]进一步，本专利技术所述方法中淀积的SiO2或SiN
x
的厚度为50
‑
100nm。
[0018]进一步，本专利技术所述方法中光刻条纹方向沿硅的[21
‑
1]方向。
[0019]进一步，本专利技术所述方法的光刻过程采用感应耦合等离子体刻蚀除去经光刻暴露出来的SiO2掩膜层直至硅片表面。
[0020]进一步，本专利技术所述方法的腐蚀使用湿法化学腐蚀方法，所述腐蚀剂为纯度>85％的氢氧化钾，其湿法腐蚀的条件为15
‑
45wt％的腐蚀剂KOH，在温度为30
‑
60℃的水浴锅中腐蚀20
‑
50min。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0022]本专利技术采用光刻和湿法腐蚀的方法，制备出具有平行斜刻凹槽，具有不同表面的硅衬底。其中湿法腐蚀的条件为15
‑
45wt％的腐蚀剂KOH中，在温度为30
‑
60℃的水浴锅中20
‑
50min腐蚀，所述腐蚀剂的纯度为>85％的氢氧化钾，在(113)面的硅衬底上制备出了边界清晰，均匀的斜刻凹槽条纹，其凹槽表面为硅的(1
‑
11)面、(
‑
11
‑
1)面和(011)面，斜刻凹槽的深度可控，为新型半导体器件的制备提供了合适的衬底以及更多的选择。
附图说明
[0023]图1为(113)图形化硅衬底示意图；
[0024]图2为(113)图形化硅衬底与光刻板摆放示意图；
[0025]图3为腐蚀后具有斜刻凹槽的样品腐蚀面晶向示意图；
[0026]图4为实施例1中腐蚀后样品的SEM图；
[0027]图5为实施例2中腐蚀后样品的SEM图；
[0028]图6为实施例3中腐蚀后样品的SEM图；
[0029]图7为实施例4中腐蚀后样品的SEM图；
[0030]图8为实施例5中腐蚀后样品的SEM图；
[0031]图9为实施例6中腐蚀后样品的SEM图；
[0032]图10为实施例7中腐蚀后样品的SEM图；
[0033]图11为对比例1中腐蚀后样品的SEM图。
具体实施方式
[0034]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0035]实施例1：
[0036]一种基于湿法腐蚀制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法，包括如下步骤：
[0037]1)准备(113)面的硅衬底样品，并测试所述样品的图形化硅衬底的参考面；
[0038](1)摆放硅片。将X射线入射方向与硅片参考面的法线方向平行，令此时的角为0
°
。
[0039](2)用2θ
‑
ω模式扫描硅片表面，确认硅片表面晶向。
[0040](3)将XRD设备的χ角调整为硅片表面与(111)面的角度，然后扫描角。找到峰值对应的角并固定，此时X射线的入射方向是沿着硅片表面与(111)面的交线方向。
[0041](4)参考面的法线方向和硅片表面与(111)面的交线方向所成的角度就是角。其
中交线方向与角都是已知的，同时注意到参考面的法向与硅片表面的方向垂直，由此可以得到两个等式，分别为夹角φ计算公式中计算的一个等式以及一个硅片参考面法向与硅片表面晶向点积为0的公式。联立两个方程并且对一个晶向指数赋值即可得到参考面的法向。
[0042](5)经计算，本专利技术中使用的(113)面硅衬底的参考面为(1
‑
10)。
[0043]2)将样品清洗干净；
[0044]清洗流程具体为：去离子水超声清洗25
‑
30min；无水乙醇超声清洗25
‑
30min；去离子水超声清洗25
‑
30min；丙酮超声清洗25
‑
30min；去离子水超声清洗25<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)准备图形化硅衬底的样品，并测试所述样品的图形化硅衬底的参考面；2)清洗所述样品；3)在所述图形化硅衬底上淀积一层SiO2或SiN
x
；4)确定光刻条纹方向；5)对完成步骤3)的样品进行光刻；6)对完成步骤5)的样品进行腐蚀；7)对腐蚀后具有斜刻凹槽的样品进行表征，确定斜刻凹槽各表面的类型以及斜刻凹槽的质量。2.根据权利要求1所述的制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法，其特征在于，所述样品的斜刻凹槽的三个面分别为硅的(1
‑
11)面、(
‑
11
‑
1)面和(011)面，且其中的(011)面为斜刻凹槽的底部面，所述斜刻凹槽的深度为2
‑
6um，深度指的是从硅片表面到腐蚀最深处的垂直距离。3.根据权利要求2所述的制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法，其特征在于，所述样品的图形化硅衬底的表面为硅的(113)面。4.根据权利要求3所述的制备平行斜刻凹槽图形化硅衬底的方法，其特征在于，所述步骤2)中样品的清洗流程为：去离子水超声清洗25
‑
30min；无水乙醇超声25
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30min；去离子水超声25
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：赵桂娟，茆邦耀，邢树安，刘贵鹏，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：