專利名稱：GaAs半導體材料刻蝕液的配方的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學技術領域，尤其涉及一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方。
背景技術：
隨著電子工業(yè)技術的發(fā)展，以硅為主的半導體工業(yè)是世界上最大規(guī)模的工業(yè)。近年，以III-V族化合物半導體GaAs為代表的半導體以其高效輸運特性及異質(zhì)結構帶來的低功耗等特點吸引了大量研究工作，以實現(xiàn)包括生產(chǎn)效率、產(chǎn)率、可集成性、成本等各方面的產(chǎn)業(yè)可行性。GaAs是一種禁帶寬度比較小的直接帶隙半導體材料，約為I. 43eV。其電子遷移率很高8000cm2/V. S，介電系數(shù)較小12. 9。因此載流子在GaAs中易于傳導。GaAs材料有著豐富的性能，例如，在GaAs材料中摻入磁性雜質(zhì)原子Mn等，可以形成新型的稀磁半導體材料GaMnAs，實現(xiàn)了半導體材料與磁性的結合；GaAs半導體在光學方面也有著廣泛的應用前景，利用GaAs制作成超晶格結構，可以制備出新型激光器，常見有AlGaAs/GaAs量子阱激光器等。正因有著優(yōu)異的性能，GaAs半導體被廣泛地應用在雷達、衛(wèi)星電視廣播、超高速計算和光纖通信等多方面，在工業(yè)生產(chǎn)和科學研究中有著重要作用。GaAs材料目前可以用液態(tài)密封法制備出較好的單晶，但是要想得到需要的結構和性能，則需要對GaAs單晶材料進行化學腐蝕，以便得到需要的結構。濕法刻蝕是一種較為常用的純化學腐蝕方法。其是一種將刻蝕材料浸泡在刻蝕液里的技術。具有優(yōu)良的選擇性，刻蝕完當前的薄膜就停止繼續(xù)腐蝕，而不會損壞下面一層其他材料。在腐蝕速率方面，不同配比的刻蝕液基本上是各向同性的，但是刻蝕的速率不同，刻蝕液中過氧化氫主要起到把樣品表面氧化，然后由酸進行腐蝕，這是一個連續(xù)的過程。酸和過氧化氫的比例不同對腐蝕速率的影響很大。因此需要尋找到GaAs材料濕法刻蝕的最佳刻蝕液配比。目前對GaAs濕法刻蝕的刻蝕液配方主要有用到以下幾種酸磷酸(H3PO4)、醋酸(C2H4O2)、檸檬酸(C6H8O7)等。磷酸和硫酸是無機酸，酸性較強，以這種酸為主的腐蝕液配方腐蝕速率較快，對于薄層的GaAs而言很容易過腐蝕。檸檬酸，醋酸是有機酸，酸性相對較弱。所以對于刻蝕薄層的GaAs樣品，需要對這幾種常用的酸找到較好的配比，使得濕法刻蝕的速率可控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，以解決GaAs濕法刻蝕中由于腐蝕速率不可控而導致的過腐蝕或者腐蝕不動問題。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下本發(fā)明提供一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括檸檬酸、過氧化氫和去離子水；其是先將檸檬酸和去離子水按預定比例混合，再加入過氧化氫攪拌均勻。其中該刻蝕液是先將Ig的檸檬酸晶體兌入Iml的去離子水中，攪拌均勻，再加入濃度為30%的過氧化氫，檸檬酸晶體與去離子水之和與過氧化氫的體積比為66 I。本發(fā)明還提供一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括磷酸、過氧化氫和去離子水；其是將磷酸、過氧化氫和去離子水按預定比例混合，攪拌均勻。其中該刻蝕液是將濃度為98%的磷酸兌入濃度為30%的過氧化氫中和去離子水中，攪拌均勻，該磷酸與過氧化氫和去離子水的體積比為3 I 200。本發(fā)明又提供一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括醋酸、過氧化氫和去離子水；其是將醋酸、過氧化氫和去離子水按預定比例混合，攪拌均勻。其中該刻蝕液是將濃度為36%醋酸和濃度為30%過氧化氫和去離子水混合，攪拌均勻，該醋酸和過氧化氫和去離子水的體積比為5 I 150。GaAs的濕法刻蝕中，先使用HCl腐蝕GaAs表面的氧化層，配比腐蝕液時，選用濃度為36%的醋酸(C2H4O2)、濃度為30%的過氧化氫(H2O2)、以及去離子水(H2O)，或者選用濃度98%的磷酸(H3PO4)、濃度為30%的過氧化氫(H2O2)以及去離子水，或者是lg/ml的檸檬酸(C6H8O7)、濃度為30%的過氧化氫(H2O2),分別嚴格按一定的體積比配刻蝕液。使用該優(yōu)化的配方可以使GaAs刻蝕速率的可控性較好。從上述技術方案中可以看出本發(fā)明具有以下有益效果I、使用的醋酸配方中，對GaAs的刻蝕速率控制在I. 2nm/s_l. 5nm/s。2、使用的磷酸配方中，對GaAs的刻蝕速率控制在0. 8nm/s_l. 4nm/s。3、使用的朽1檬酸配方中，對GaAs的刻蝕速率控制在2. Onm/s_2. 8nm/s。4、使用本發(fā)明中的刻蝕液配方，腐蝕速率穩(wěn)定，腐蝕后圖形表面平整,棱角清晰。對其他材料損傷較小，保證濕法刻蝕過程的準確性。5、本發(fā)明中所使用的化學藥品是光刻技術中的常用藥品，原料的制備不需要特殊的來源和設備，適合大規(guī)模生產(chǎn)。


為了使本發(fā)明的目的，技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下結合具體實施例和附圖對本發(fā)明進一步闡釋，其中圖I為本發(fā)明第一實施例，其是使用檸檬酸晶體、過氧化氫和去離子水組成的刻蝕液對GaAs刻蝕后的效果圖。圖2為本發(fā)明第二實施例，其是使用磷酸、過氧化氫和去離子水組成的刻蝕液對GaAs刻蝕后的效果圖。圖3為本發(fā)明第三實施例，其是使用醋酸、過氧化氫和去離子水組成的刻蝕液對GaAs刻蝕后的效果圖。
具體實施例方式第一實施例本發(fā)明提供一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括檸檬酸、過氧化氫和去離子水；
其是先將檸檬酸和去離子水按預定比例混合，再加入過氧化氫攪拌均勻。其中該刻蝕液是先將Ig的檸檬酸晶體對入Iml的去離子水中，攪拌均勻，再加入濃度為30%的過氧化氫，檸檬酸晶體與去離子水之和與過氧化氫的體積比為66 1，該配比是在常溫下進行。取用GaAs基片，用有機溶劑和無機溶劑清洗GaAs表面，除去各種雜質(zhì)。其中有機清洗溶劑包括丙酮、三氯乙烯、乙醇，無機溶劑為HCl。依次將GaAs片浸潰于丙酮、三氯乙烯和乙醇中，分別輕微晃動3分鐘。涂上光刻膠，光刻出所需圖形。然后將GaAs樣品浸入濃度為10%的無機溶劑HCl中，清洗約30秒，取出后立即用去離子水清洗干凈。在室溫下將待刻蝕的GaAs片浸于按上述要求所配比成的檸檬酸和過氧化氫刻蝕液中，并根據(jù)所需要的刻蝕深度確定浸潰的時間?？涛g完畢后立即用去離子水緩慢沖洗干凈，觀察刻蝕結果如圖I所示。第二實施例本發(fā)明又提供一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括磷酸、過氧化氫和去離子水；其是將磷酸、過氧化氫和去離子水按預定比例混合，攪拌均勻。其中該刻蝕液是將濃度為98%的磷酸兌入濃度為30%的過氧化氫中和去離子水中，攪拌均勻，該磷酸與過氧化氫和去離子水的體積比為3 I 200，該配比是在常溫下進行。取用GaAs基片，使用和第一實施例中相同的有機溶劑和無機溶劑清洗GaAs表面，除去各種雜質(zhì)。依次將GaAs片浸潰于丙酮、三氯乙烯和乙醇中，分別輕微晃動3分鐘。涂上光刻膠，光刻出所需圖形。然后將GaAs樣品浸入濃度為10%的無機溶劑HCl中，清洗約30秒，取出后立即用去離子水清洗干凈。在室溫下將待刻蝕的GaAs片浸于按上述要求所配比成的磷酸、過氧化氫和去離子水刻蝕液中，并根據(jù)所需要的刻蝕深度確定浸潰的時間?？涛g完畢后立即用去離子水緩慢沖洗干凈，觀察刻蝕結果如圖2所示。第三實施例本發(fā)明還提供一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括醋酸、過氧化氫和去離子水；其是將醋酸、過氧化氫和去離子水按預定比例混合，攪拌均勻。其中該刻蝕液是將濃度為36%醋酸和濃度為30%過氧化氫和去離子水混合，攪拌均勻，該醋酸和過氧化氫和去離子水的體積比為5 I 150，該配比是在常溫下進行。取用GaAs基片，使用和第一實施例中相同的有機溶劑和無機溶劑清洗GaAs表面，除去各種雜質(zhì)。依次將GaAs片浸潰于丙酮、三氯乙烯和乙醇中，分別輕微晃動3分鐘。涂上光刻膠，光刻出所需圖形。然后將GaAs樣品浸入濃度為10%的無機溶劑HCl中，清洗約30秒，取出后立即用去離子水清洗干凈。在室溫下將待刻蝕的GaAs片浸于按上述要求所配比成的醋酸、過氧化氫和去離子水刻蝕液中，并根據(jù)所需要的刻蝕深度確定浸潰的時間?？涛g完畢后立即用去離子水緩慢沖洗干凈，觀察刻蝕結果如圖3所示。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括 檸檬酸、過氧化氫和去離子水； 其是先將檸檬酸和去離子水按預定比例混合，再加入過氧化氫攪拌均勻。
2.根據(jù)權利要求I中所述的GaAs半導體材料刻蝕液的配方，其中該刻蝕液是先將Ig的檸檬酸晶體兌入Iml的去離子水中，攪拌均勻，再加入濃度為30%的過氧化氫，檸檬酸晶體與去離子水之和與過氧化氫的體積比為66 I。
3.—種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括 磷酸、過氧化氫和去離子水； 其是將磷酸、過氧化氫和去離子水按預定比例混合，攪拌均勻。
4.根據(jù)權利要求3中所述的GaAs半導體材料刻蝕液的配方，其中該刻蝕液是將濃度為98%的磷酸兌入濃度為30%的過氧化氫中和去離子水中，攪拌均勻，該磷酸與過氧化氫和去離子水的體積比為3 I 200。
5.—種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括 醋酸、過氧化氫和去離子水； 其是將醋酸、過氧化氫和去離子水按預定比例混合，攪拌均勻。
6.根據(jù)權利要求5中所述的GaAs半導體材料刻蝕液的配方，其中該刻蝕液是將濃度為36%醋酸和濃度為30%過氧化氫和去離子水混合，攪拌均勻，該醋酸和過氧化氫和去離子水的體積比為5 I 150。
全文摘要
本發(fā)明一種GaAs半導體材料刻蝕液的配方，包括檸檬酸、過氧化氫和去離子水；其是先將檸檬酸和去離子水按預定比例混合，再加入過氧化氫攪拌均勻。其中該刻蝕液是先將1g的檸檬酸晶體兌入1ml的去離子水中，攪拌均勻，再加入濃度為30％的過氧化氫，檸檬酸晶體與去離子水之和與過氧化氫的體積比為66∶1。使用的本發(fā)明檸檬酸配方中，對GaAs材料的刻蝕速率控制在2.0nm/s-2.8nm/s。
文檔編號C09K13/00GK102627972SQ20121007973
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者李炎勇, 王開友 申請人:中國科學院半導體研究所