一种利用多孔氧化铝模板实现半导体材料上图形转移的方法，包括如下步骤：１：取一铝片，清洗和抛光；２：利用阳极氧化铝的方法在铝片上第一次阳极氧化，制作多孔氧化铝膜；３：将第一次阳极氧化形成的多孔氧化铝膜溶解掉；４：利用阳极氧化铝的方法在铝片上第二次阳极氧化，制作多孔氧化铝膜；５：将多孔氧化铝膜和铝片剥离开；６：将多孔氧化铝薄膜反向贴在一半导体材料衬底上并烘干；７：在退火炉中进行退火，改善膜的平整度；８：在磷酸溶液中通孔，使孔双向贯通；９：以多孔氧化铝膜作为掩模，干法刻蚀半导体材料；１０：在氢氧化钠溶液中溶解掉氧化铝膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体
，涉及一种。背旦 豕技术阳极氧化铝膜是采用电化学技术在酸性电解质中对铝片阳极氧化制备而成的，最早可以追溯到1 9 53年美国铝研究实验室的F. Keller等人的工作。早期氧化铝膜的应用主要集中在铝的抗腐蚀性、抗磨损、绝缘性及表面装饰等方面，相应的研究体系主要是致密型氧化铝膜和无序多孔型氧化铝膜。到9 0年代以后，准维纳米材料研究逐渐兴起，多孔氧化铝模板的特性正好符合了 一维纳米体系的要求，它的研究出现了飞猛进的发展。现在，多孔氧化铝膜己成为合成介观结构材料的 一 种重要模板材料。人们在以多孔氧化铝膜为模板合成各种介观阵列体系时，总是渴望6得到尽可能大面积的、孔洞规.排列的多孔氧化,吕膜。在此方面，曰本的HM a s u d a小'组.做出了具有重大思义的工作1995年，他们在次阳极氧化的基础上，采用一次阳极氧化的方法，制备了有序性极咼的氧化铝单面和双面通孔模板，之后他们又采用压模的方法制备了几乎兀美无缺的六角形孔的氧化铝模板目.、/ -刖，阳极氧化铝模板的制备己经成为一项非常成熟的技术，可以制备出厚度3 00纳米至U 30微米，孔径20纳米到200纳米，单面通孔或双面通孔的阳极氧化铝膜随着微电子集成工艺的发展，下 一 代元腿 益件尺寸縮小到纳米量级，而咼度有序的纳米点、纳米线阵列体系由于苴 z 、量子尺寸所带来的光、电、磁等特性越来越受到广泛的重视本专利将阳极氧化铝膜从铝基底上剥离开，做成双面通孔的阳极氧化铝膜，以此为掩模可合成各种结构的纳米阵列体系， 如纟内米孔，纳米柱，纳米点阵列等传统的制备纳米点阵列体系的方法主要有电子束光刻、分子束外延、自组织生长、化学气相沉积等，但是，这些方法对工艺和设备要求较咼，体系的有序度和均一性不咼，不能得到性能良好的器件而铝阳极氧化多孔膜員有膜厚度可调，孔直径和孔间距可调等特点，同时，多孔膜成分主要是二氧7化铝，是 一 种宽带隙材料，員有良好的执 、、稳定性、化学稳定性和较高的热导率。因此，利用铝阳极氧化多孔膜做模板能合成各种纳米量级尺寸，咼密度，咼有序度的纳米阵列体系。由于铝价格便宜，铝阳极氧化膜制备工艺简单，易操作，利用铝阳极氧化多孔膜合成纳米材料有着诱人的前景
技术实现思路
本专利技术的巨的在于，提供 一 种利，其是利用阳极氧化铝的方法制备出超薄的阳极氧化铝膜，以阳极氧化铝膜为掩模实现半导体材料上小孔阵列图形转移。制备出的孔大小均匀，員有高的有序度，孔密度高达每平方厘米十的十—次方个，孔直径2 0纳米至U 200纳米可调本专利技术提供一种利用多孔氧化铝模板实现半导体材料上图形转移的方法，其特征在于，其步骤如下步骤1取铝片，清洗和抛光步骤2:利用阳极氧化铝的方法在铝片上第一次阳极氧化，制作多孔氧化铝膜；步骤3:将第次阳极氧化形成的多孔氧化铝膜溶解掉步骤4 :利用阳极氧化铝的方法在铝片上第二次阳极氧化，制作多孔氧化铝膜；步骤5 :将多孔氧化铝膜和铝片剥离开；步骤6 :将多孔氧化铝薄膜反向贴在 一 半导体材料衬底上并烘干；步骤7 :在退火炉中进行退火，改善膜的平整度；步骤8 :在磷酸溶液中通孔，使孔双向贯通；步骤9 :以多孔氧化铝膜作为掩模，干法刻蚀半导体材料步骤1 0:在氢氧化钠溶液中溶解掉氧化铝膜。苴中所述的铝片清洗，是先用丙酮浸泡1 - 5个小时，随后用质量分数为4 - 6 %的氢氧化钠溶液在60摄氏度下浸泡6 0- 9 0秒，用去离子水冲洗后，再将铝片浸泡至'J 30 0_4 0 0克/升的硝酸溶液中3-5分钟，用去离子水冲洗。中所述的铝片厚度为1 0 0 - 5 0 0微米，纯度为99《。苴 z 、中所述的铝片抛光，是在o-i o摄氏度下，以体积比为工4的高氯酸和乙醇的混合液为抛光液进行抛光。其中所述的第 一 次氧化过程为电解液为2 5摄氏度的质量分数为4%的草酸溶液，铝片为阳极，铂片为阴极，4 0伏直流电，通电时间2小时。其中所述的第 一 次氧化形成的多孔氧化铝膜溶解，是放在质量分数为6%的磷酸和质量分数为1.8%的铬酸混合溶液中，水浴加热6 0 °C ，浸泡4个小时，使第-*7欠氧化形成的多孔氧化铝膜被溶解掉其中所述的第二次氧化过程为电解液为25摄氏度的质量分数为4%的草酸溶液，铝片为阳极，铂片为阴极，40伏直流电，通电时间5分钟。中所述的将多孔氧化铝膜和铝片剥离开，是将多孔氧化铝膜放在质量分数为5 o %的盐酸禾n o .2摩/升的氯化铜的混和溶液中，温度为3 0摄氏度，溶解掉多孔氧化铝膜底部的铝片。其中所述的半导体材料是Si、 Ge元素半导体，或SiGe、 GaAs、 InP、 InGaAs、 GaN化合物半导体材料或Zn0合金以及多层半导体结构材料。苴 7 、中所述的烘千，是将多孔氧化铝薄膜反向贴在半导体材料上，有孔的一面与半导体材料紧密接触。苴 z 、中所述退火，是将贴有氧化铝薄膜的半导体材料通氩气保护，温度50 0摄氏度，时间1 0-3 0分钟。中所述的在磷酸溶液中通孔，将贴有氧化铝薄膜的半导体材料放在质量分数为5 %的磷酸中通孔，温度30摄氏度，时间5—2 0分钟。本专利技术的有益效果在于利制备出了超薄的阳极氧化铝膜，最薄的阳极氧化铝膜厚度为3 00纳米，并将阳极氧化铝膜从铝基底上剥离开，作为掩模实现半导体材料上小孔阵列图形的转移。阳极氧化铝模板制备成本低廉，制作过程和工艺简单，实验可重复率咼，可以进行大规模的批量生产。与传统的利用电子束光刻做图形转移的方法相比，此方法可以实现大面积、更小孔径的图形转移，孔直径能小到10纳米左右突破电子束光刻技术2 0纳米的理论极限值，在合成纳米材料中有很大应用前景。附图说明为进步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1是H 型阳极氧化电解池示意图2是多孔阳极氧化铝膜结构示意图3是半导体材料衬底上反向贴多孔氧化铝膜示意图4是图形转移到半导体材料衬底上示意11图5是图形转移到半导体材料衬底上俯视图。具体实施例方式如图1所不，图1是H 型阳极氧化电解池示意图。包括铝片1，钼片2 ，电解液3禾B水4 。如图2所示，图 2是多孔阳极氧化铝膜结构示意图。包括多孔氧化铝膜5 ，小孑L 6 ，铝基底7 。如图3所不，图3是半导体材料衬底上反向贴多孔氧化铝膜示思图。包括多孔氧化铝膜5 ，小孔6 ，半导体材料衬底8如图4所不，图4是图形转移到半导体材料衬底上不意图。包括:小孔6 ，半导体材料衬底8 。如图5所不，图5是图形转移到半导体材料衬底上俯视图。包括:小孔6 ，半导体材料衬底8 。下面结合实施例对本专利技术作进 一 步说明实施例请参阅图1图2、图3、图4和图5并结合具体的实施例对本专利技术的利用制备的阳极氧化铝模板实现半导体材料上小孔阵列图形转移的工艺方法作进一步详细说明。具体包括如下步骤步骤1 :取 一 铝片1 ，清洗和抛光；取一铝片l厚度为l00-5 00微米，纯度为99.99%。先用丙酮浸泡1 - 5个小时，除去铝片1表面的油污，随后用质量分数为4- 6%的氢氧化钠溶液在6 0摄氏度下浸泡6 0-9 0秒，除去铝片l表面的自然氧化膜，用去离子水冲洗干净后，再将铝片1浸泡到3 0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用多孔氧化铝模板实现半导体材料上图形转移的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤１：取一铝片，清洗和抛光； 步骤２：利用阳极氧化铝的方法在铝片上第一次阳极氧化，制作多孔氧化铝膜； 步骤３：将第一次阳极氧化形成的多孔氧 化铝膜溶解掉； 步骤４：利用阳极氧化铝的方法在铝片上第二次阳极氧化，制作多孔氧化铝膜； 步骤５：将多孔氧化铝膜和铝片剥离开； 步骤６：将多孔氧化铝薄膜反向贴在一半导体材料衬底上并烘干； 步骤７：在退火炉中进行退火，改 善膜的平整度； 步骤８：在磷酸溶液中通孔，使孔双向贯通； 步骤９：以多孔氧化铝膜作为掩模，干法刻蚀半导体材料； 步骤１０：在氢氧化钠溶液中溶解掉氧化铝膜。
【技术特征摘要】
1. 一种利用多孔氧化铝模板实现半导体材料上图形转移的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1取一铝片，清洗和抛光；步骤2利用阳极氧化铝的方法在铝片上第一次阳极氧化，制作多孔氧化铝膜；步骤3将第一次阳极氧化形成的多孔氧化铝膜溶解掉；步骤4利用阳极氧化铝的方法在铝片上第二次阳极氧化，制作多孔氧化铝膜；步骤5将多孔氧化铝膜和铝片剥离开；步骤6将多孔氧化铝薄膜反向贴在一半导体材料衬底上并烘干；步骤7在退火炉中进行退火，改善膜的平整度；步骤8在磷酸溶液中通孔，使孔双向贯通；步骤9以多孔氧化铝膜作为掩模，干法刻蚀半导体材料；步骤10在氢氧化钠溶液中溶解掉氧化铝膜。2 根据权利要求1所述的用多孔氧化铝模板实现半导体材料上图形转移的方法，其特征在于苴 z 、中所述的铝片清洗，是先用丙酮浸泡1 - 5个小时，随后用质量分数为4 - 6 %的氢氧化钠溶液在60摄氏度下浸泡6 0 - 9 0秒，用去离子水冲洗后，再将铝片浸泡到30 0 - 4 0 0克/升的硝酸溶液中3 - 5分钟，用去离子水冲洗。3. 根据权利要求1所述的用多孔氧化铝模板实 现半导体材料上图形转移的方法，其特征在于，其中所述的铝片厚度为1 0 0 - 5 0 0微米，纯度为9 9 . 9 9%。4.根据权利要求1所述的用多孔氧化铝模板实现半导体材料上图形转移的方法，其特征在于，其中所述的铝片抛光，是在o-1 o摄氏度下，以体积比为1:4的高氯酸和乙醇的混合液为抛光液进行抛光。5.根据权利要求1所述的用多孔氧化铝模板实现半导体材料上图形转移的方法，其特征在于，其中所述的第一次氧化过程为:电解液为25摄氏度的质且 里分数为4 %的草酸溶液，铝片为阳极，铂片为阴极，40伏直流电，通电时间2小时。6.根据权利要求1所述的用多孔氧化铝模板实现半导体材料上图形...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡迪，白安琪，薛春来，成步文，王启明，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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