一种分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法技术

技术编号：44496338 阅读：0 留言：0更新日期：2025-03-04 18:03

本发明专利技术公开了一种分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，先将晶体半球按照以赤道向北极的方向分别划分成低速率区域、中速率区域以及高速率区域；确定高速率区域、中速率区域、低速率区域以及晶体半球的刻蚀时间；设置四个同样大小的晶体半球，分别确定高速率区域、中速率区域、低速率区域以及晶体半球的刻蚀时间，沿着各自划分对应的区域进行湿法刻蚀，获得各自径向刻蚀距离与刻蚀时间的比值；最后参考晶体半球的刻蚀速率，将高速率区域、中速率区域、低速率区域的刻蚀速率数据进行合成，获得晶体的全晶面刻蚀速率。本发明专利技术通过将晶体半球划分为高、中及低刻蚀速率区域，并且根据不同的区域确定不同的刻蚀时间，即采用分段测量各刻蚀区域的速率以精确地获得晶体的全晶面刻蚀速率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于晶体半球湿法刻蚀速率的测量领域，尤其涉及一种分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法。

技术介绍

1、全晶面刻蚀速率在晶体的湿法刻蚀研究中扮演着数据库的角色，准确获取晶体的全晶面刻蚀速率是研究湿法刻蚀机理、建模工艺模型的关键。

2、全晶面刻蚀速率的测量主要有晶面插值法和半球试件测量法。其中，晶面插值法通过分批次选择有限个晶面进行湿法刻蚀实验，晶面选择的合理性及插值法的正确应用都影响着全晶面刻蚀速率的准确性，且实验周期长，成本高。现有的晶体半球试件测量法具有一次同时测量所有晶面刻蚀速率的能力，其通过计算晶面的径向刻蚀距离与刻蚀时间的比值来获得晶面的刻蚀速率，刻蚀速率的计算示意图如图1所示，通过三坐标测量仪器获得刻蚀前后的表面坐标，从而计算获得刻蚀期间的径向刻蚀距离，径向刻蚀距离与刻蚀时间的比值即为此位置晶面的刻蚀速率。因此，半球试件测量法在全晶面刻蚀速率测量方面具有较大优势。

3、然而，由于石英及蓝宝石等晶体材料赤道边缘极低的刻蚀速率，当采用半球试件测量法进行刻蚀实验时，刻蚀时间较短易导致赤道边缘刻蚀较浅，导致低刻蚀速率的测量误差较大；刻蚀时间较长易导致半球顶部的过刻蚀现象，导致高刻蚀速率的测量误差较大。即，通过现有半球试件测量法获得的晶体全晶面刻蚀速率通常需要反复不断地校核修正，这严重影响了晶体湿法刻蚀的发展及应用。

4、基于此，现研究一种新型的晶体半球湿法刻蚀速率的测量方法，既而能够有效解决现有的刻蚀时间长短所带来的刻蚀弊端，以能够精准地获得晶体的全晶面刻蚀速率。

<p>技术实现思路

1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，该方法能够有效解决现有的刻蚀时间长短所带来的刻蚀弊端，以能够精准地获得晶体的全晶面刻蚀速率。

2、技术方案：本专利技术分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，包括如下步骤：

3、(1)将纬度范围为0°≤β≤90°的晶体半球按照以赤道向北极的方向分别划分成低速率区域、中速率区域以及高速率区域；其中，低速率区域的纬度范围为0°≤β＜10°，中速率区域的纬度范围为10°≤β＜30°，高速率区域的纬度范围为30°≤β≤90°；

4、(2)确定高速率区域、中速率区域、低速率区域以及晶体半球的刻蚀时间，分别为t1、t2、t3和t4；确定位于高速率区域的晶面(0001)所对应的刻蚀速率为v1，位于中速率区域的晶面(1-101)或(-2111)所对应的刻蚀速率为v2，且t1:t2＝v21/2:v11/2，t3为(2-3)倍的t2，t4＝t2；

5、(3)设置四个同样大小的晶体半球，分别按照高速率区域、中速率区域、低速率区域以及晶体半球的刻蚀时间设定，沿着各自划分对应的区域进行湿法刻蚀，获得各自径向刻蚀距离与刻蚀时间的比值，即为相应坐标点的刻蚀速率；

6、(4)参考刻蚀时间t4所对应的晶体半球的刻蚀速率，将t1、t2和t3刻蚀时间所对应获得的高速率区域、中速率区域、低速率区域的刻蚀速率数据进行合成，以获得晶体的全晶面刻蚀速率。

7、本专利技术通过划分晶体半球的高、中及低刻蚀速率区域，并且根据不同的区域确定不同的刻蚀时间，即采用分段测量各刻蚀区域的速率以精确地获得晶体的全晶面刻蚀速率。

8、进一步说，该测量方法的步骤(3)中，所述进行湿法刻蚀时，沿经度方向0°≤α≤360°和纬度方向0°≤β≤90°均以每隔1-2°进行坐标点的三维坐标测量。

9、进一步说，该测量方法中所用于安置四个同样大小的晶体半球夹持装置包括底盘，该底盘上分别对应于晶体半球的放置处设有限位组件以及固定组件，所述限位组件包括设于底盘上端面的固定销以及设于底盘上的移动定位销组件，底盘上开设有与该移动定位销组件相配合的滑槽。

10、进一步说，晶体半球夹持装置所采用的移动定位销组件包括与所述滑槽配合的滑块以及设于该滑块上的定位销，通过定位销和固定销对晶体半球进行安置限位。

11、进一步说，晶体半球夹持装置所采用的固定组件包括滑块以及设于该滑块一端的挡板，所述底盘上开设有与滑块相匹配的滑槽。

12、进一步说，本专利技术的晶体半球的底端开设有与定位销和固定销相配合的凹槽。

13、有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，实现了对晶体半球的有效湿法刻蚀实验，避免了半球的浅刻蚀及过刻蚀现象，从而能够获得有效的全晶面刻蚀速率。此外，配套设计了相应的晶体半球夹持装置，设计的圆形底盘具有相同的晶体半球限位组件以及固定组件，能够满足晶体半球刻蚀速率的分段式测量需求，也保证了实验装置较高的利用率；设计的移动定位销组件，能够满足不同半径晶体半球的定位，辅助固定组件进一步加固了半球装夹的稳定性；整个装置制作工序简单、成本低，适合大批量生产及推广使用，也保证了分段式测量法的顺利实施。

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【技术保护点】

1.一种分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述进行湿法刻蚀时，沿经度方向0°≤α≤360°和纬度方向0°≤β≤90°均以每隔1-2°进行坐标点的三维坐标测量。

3.根据权利要求1所述分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，其特征在于，用于安置四个同样大小的晶体半球夹持装置包括底盘(1)以及位于底盘中心的提杆(2)，该底盘(1)上分别对应于晶体半球的放置处设有限位组件以及固定组件，所述限位组件包括设于底盘(1)上端面的固定销(3)以及设于底盘(1)上的移动定位销组件，底盘(1)上开设有与该移动定位销组件相配合的滑槽(4)。

4.根据权利要求3所述分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，其特征在于，所述移动定位销组件包括与滑槽(4)配合的滑块(5)以及设于该滑块(5)上的定位销(6)，通过定位销(6)和固定销(3)对晶体半球进行安置限位。

5.根据权利要求3所述分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，其特征在于，所述固定组件包括滑块(5

6.根据权利要求4所述分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，其特征在于，所述晶体半球的底端开设有与定位销(6)和固定销(3)相配合的凹槽。

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【技术特征摘要】

1.一种分段测量晶体半球湿法刻蚀速率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国荣，钱程，冯晓雨，王眉欢，陈冲，马鹤峰，
申请(专利权)人：泰州学院，
类型：发明
国别省市：

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