專利名稱：一種具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及ー種具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，人們采用膠體有序自組裝、激光直寫及激光干渉等技術(shù)制備周期結(jié)構(gòu)。所謂自組裝(self-assembly),是指基本 結(jié)構(gòu)單元(分子,納米材料,微米或更大尺度的物質(zhì))自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的ー種技木。在自組裝過程中，基本結(jié)構(gòu)單元在基于非共價鍵的相互作用下自發(fā)的組織或聚集為一個穩(wěn)定、具有一定規(guī)則幾何外觀的結(jié)構(gòu)。膠體具有電泳的現(xiàn)象，在外加電場的作用下，帶正電荷的粒子會集中在正極如果正極是ー塊導(dǎo)電基底，那么在這塊基底上將會均勻吸附一層膠體粒子，離子帶正電荷一端與基底組裝，而在吸附膜外層聚集了膠體粒子的負電荷部分，游離的正電荷粒子又會與負電荷部分相吸，如此重復(fù)直至形成需要的尺寸。然而，這樣的自組裝過程往往使材料中存在大量的缺陷，嚴重影響器件的可靠性和生產(chǎn)エ藝的重復(fù)性，而且采用此方法制備周期結(jié)構(gòu)的成本也較高。激光具有高強度、高度方向性、空間同調(diào)性、窄帶寬和高度単色性等優(yōu)點。然而，現(xiàn)有激光干涉技術(shù)得到的結(jié)構(gòu)周期往往大于激光波長，出于微米量級。周期結(jié)構(gòu)的花樣僅決定于激光干涉的強度分布，光束數(shù)量和空間位置確定后，周期結(jié)構(gòu)隨之確定。因此，這些技術(shù)難以獲得納米量級周期結(jié)構(gòu)，且成本較高，難以得到廣泛應(yīng)用。因而，提供ー種エ藝簡單、與半導(dǎo)體エ藝兼容性好且符合尺寸要求的制備具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的方法實屬必要。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供ー種具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中難以獲得同時具備エ藝簡單、成本低、可靠性和重復(fù)性好且與半導(dǎo)體エ藝兼容的具有納米級周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的問題。為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供ー種具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，所述制備方法至少包括I)提供一 AAO模板，所述AAO模板至少包括ー鋁基底及結(jié)合于所述鋁基底表面的氧化鋁層，所述氧化鋁層具有多個周期排列且具有底部的孔道，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層的表面；2)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述鋁基底；3)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔；4)提供一半導(dǎo)體襯底，鍵合所述氧化鋁層及所述半導(dǎo)體襯底，然后去除覆蓋于所述氧化鋁層的表面的及所述通孔內(nèi)的光刻膠；5)采用選擇性外延技術(shù)于所述通孔內(nèi)填充半導(dǎo)體材料；6)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述氧化鋁層，以完成所述具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備。在本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法的所述步驟2)中，采用CuCl2作為腐蝕劑去除所述鋁基底。在本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法的所述步驟3)中，采用磷酸作為腐蝕劑刻蝕所述氧化鋁層的下表面，以去除各該孔道的底部，形成通孔。
作為本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法的一個優(yōu)選方案，所述步驟3)還包括對去除各該孔道的底部后所得的表面進行機械化學(xué)拋光的步驟。在本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法中，所述半導(dǎo)體襯底為Si襯底、Ge襯底或III- V族半導(dǎo)體襯底。作為ー個優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體材料為Si、Ge或III-V族半導(dǎo)體材料，且所述半導(dǎo)體材料與所述半導(dǎo)體襯底的材料相同。作為另ー個優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體材料為Si、G e或III-V族半導(dǎo)體材料，且所述半導(dǎo)體材料與所述半導(dǎo)體襯底的材料相異。在本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法中，所述光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酷，所述步驟4)中，采用氯仿、こ酸、こ酸こ酷、丙酮、苯酚或苯甲醚溶液去除所述光刻膠。本發(fā)明還提供一種依據(jù)上述任意一方案所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法所制備的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。如上所述，本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體及其制備方法，具有以下有益效果提供一的AAO模板，所述AAO模板包括鋁基底和具有周期排列的多個孔道的氧化鋁層，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層，然后去除所述鋁基底，接著去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔，接著鍵合一半導(dǎo)體襯底及所述氧化鋁層，并去除光刻膠，接著于所述通孔內(nèi)填充半導(dǎo)體材料，最后去除所述氧化鋁層，以完成所述具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備。本發(fā)明利用AAO模板實現(xiàn)了半導(dǎo)體周期結(jié)構(gòu)的制備，エ藝簡單，成本低、可靠性和重復(fù)性好、且與半導(dǎo)體エ藝兼容，采用本方法可制備出具有納米級周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，適用于エ業(yè)生產(chǎn)。


圖廣圖2顯示為本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示為本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4示為本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5 圖6顯示為本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7顯示為本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8顯示為本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。元件標號說明101鋁基底102氧化鋁層103孔道104光刻膠
105半導(dǎo)體襯底106半導(dǎo)體材料107通孔
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱圖f圖8。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為ー種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。請參閱圖f圖8，本實施例提供ー種具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，所述制備方法至少包括如圖f圖2所示，首先進行步驟1)，提供一 AAO模板，所述AAO模板至少包括ー鋁基底101及結(jié)合于所述鋁基底101表面的氧化鋁層102，所述氧化鋁層102具有多個周期排列且具有底部的孔道103，于各該孔道103內(nèi)填充光刻膠104，并使所述光刻膠104覆蓋所述氧化鋁層102的表面。在本實施例中，所述AAO模板孔道103的排列方式為高度規(guī)整的六角周期排列，所述AAO模板孔道103的截面為圓形，孔道103的直徑均勻，孔道103的深度一致。所述孔道103的底部為氧化鋁層102。當然，在其它的實施例中，所述AAO模板孔道103的排列方式可以是規(guī)整的長方形或正方形排列。然后于各該孔道103內(nèi)填充光刻膠104，并使所述光刻膠104覆蓋所述氧化鋁層102的表面，在本實施例中，所述光刻膠104為聚甲基丙烯酸甲酷，當然，在其它的實施例中，所述光刻膠104可以是其它預(yù)期的聚合物膠體。如圖3所示，然后進行步驟2)，采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述鋁基底101。在本實施例中，采用CuCl2作為腐蝕劑，以選擇性去除所述鋁基底101。當然，也可以采用預(yù)期的其它溶劑去除所述鋁基底101。如圖4所示，接著進行步驟3)，采用選擇性腐蝕技術(shù)去除各該孔道103的底部以使所述孔道103形成通孔107。在本實施例中，采用磷酸作為腐蝕劑刻蝕去除所述鋁基底101后露出的氧化鋁層102的下表面，以去除各該孔道103底部的氧化鋁層102，形成圓柱體狀的通孔107，所述通孔107內(nèi)填充有光刻膠104，去除所述孔道103的底部后，對該下表面進行拋光，使孔道103內(nèi)的光刻膠104與氧化鋁層102下表面處于同一平面，以備進行后續(xù)的制備エ藝。如圖5 圖6所示，接著進行步驟4)，提供一半導(dǎo)體襯底105，鍵合所述氧化鋁層102及所述半導(dǎo)體襯底105，然后去除覆蓋于所述氧化鋁層102的表面的及所述通孔107內(nèi)的光刻膠104。在本實施例中，提供一半導(dǎo)體襯底105，所述半導(dǎo)體襯底105為Si襯底、Ge襯底或III - V族半導(dǎo)體襯底105。當然，也可以是N型導(dǎo)電類型摻雜或P型導(dǎo)電類型離子摻雜的Si襯底、Ge襯底或III - V族半導(dǎo)體襯底105。然后鍵合所述半導(dǎo)體襯底105及上述經(jīng)過拋光后的氧化鋁層102的下表面，接著采用采用氯仿、こ酸、こ酸こ酷、丙酮、苯酚或苯甲醚溶液去除覆蓋于所述氧化鋁層102的表面的及所述通孔107內(nèi)的光刻膠104，當然，也可以采用預(yù)期的其它有機溶劑去除所述光刻膠104。如圖7所示，接著進行步驟5)，采用選擇性外延技術(shù)于所述通孔107內(nèi)填充半導(dǎo)體材料106。在本實施例中，采用選擇性外延技術(shù)于所述通孔107內(nèi)填充半導(dǎo)體材料106。所述半導(dǎo)體材料106為Si、Ge或III - V族半導(dǎo)體材料106,且所述半導(dǎo)體材料106與所述半導(dǎo)體襯底105的材料相異。當然，在其它的實施例中，所 述半導(dǎo)體材料106為Si、Ge或III - V族半導(dǎo)體材料106,且所述半導(dǎo)體材料106與所述半導(dǎo)體襯底105的材料相同。如圖8所示，最后進行步驟6)，采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述氧化鋁層102，以完成所述具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備。在本實施例中，采用CuCl2作為腐蝕劑，以選擇性去除所述氧化鋁層102，保留所述通孔107內(nèi)沉積的半導(dǎo)體材料106，以形成具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，完成所述具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備。當然，也可以采用預(yù)期的其它溶劑去除所述氧化鋁層。請參閱圖8，如圖所示，本實施例還提供一種依據(jù)本實施例所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法所制備的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。所述具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體至少包括半導(dǎo)體襯底105及結(jié)合于所述半導(dǎo)體襯底105表面的多個半導(dǎo)體材料106柱體，所述半導(dǎo)體材料106柱體的排列方式為高度規(guī)整的六角周期排列，其截面形狀為圓形，截面的直徑均勻，柱體深度一致。當然，在其它的實施例中，所述半導(dǎo)體柱體的排列方式可以為長方形排列或正方形排列等。綜上所述，本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體及其制備方法，首先提供一的AAO模板，所述AAO模板包括鋁基底101和具有周期排列的多個孔道103的氧化鋁層102，于各該孔道103內(nèi)填充光刻膠104，并使所述光刻膠104覆蓋所述氧化鋁層102，然后去除所述鋁基底101，接著去除各該孔道103的底部以使所述孔道103形成通孔107，接著鍵合一半導(dǎo)體襯底105及所述氧化鋁層102，并去除光刻膠104，接著于所述通孔107內(nèi)填充半導(dǎo)體材料106，最后去除所述氧化鋁層102，以完成所述具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備。本發(fā)明利用AAO模板實現(xiàn)了半導(dǎo)體周期結(jié)構(gòu)的制備，エ藝簡單，成本低、可靠性和重復(fù)性好、且與半導(dǎo)體エ藝兼容，采用本方法可制備出具有納米級周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，適用于エ業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所掲示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.ー種具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括 1)提供一AAO模板，所述AAO模板至少包括ー鋁基底及結(jié)合于所述鋁基底表面的氧化鋁層，所述氧化鋁層具有多個周期排列且具有底部的孔道，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層的表面； 2)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述鋁基底； 3)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔； 4)提供一半導(dǎo)體襯底，鍵合所述氧化鋁層及所述半導(dǎo)體襯底，然后去除覆蓋于所述氧化鋁層的表面的及所述通孔內(nèi)的光刻膠； 5)采用選擇性外延技術(shù)于各該通孔內(nèi)填充半導(dǎo)體材料； 6)采用選擇性腐蝕技術(shù)去除所述氧化鋁層，以完成所述具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于所述步驟2)中，采用CuCl2作為腐蝕劑去除所述鋁基底。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于所述步驟3)中，采用磷酸作為腐蝕劑刻蝕所述氧化鋁層的下表面，以去除各該孔道的底部，形成通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于所述步驟3)還包括對去除各該孔道的底部后所得的表面進行機械化學(xué)拋光的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于所述半導(dǎo)體襯底為Si襯底、Ge襯底或III - V族半導(dǎo)體襯底。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于所述半導(dǎo)體材料為Si、Ge或III-V族半導(dǎo)體材料，且所述半導(dǎo)體材料與所述半導(dǎo)體襯底的材料相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于所述半導(dǎo)體材料為Si、Ge或III - V族半導(dǎo)體材料，且所述半導(dǎo)體材料與所述半導(dǎo)體襯底的材料相異。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法，其特征在于所述光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酷，所述步驟4)中，采用氯仿、こ酸、こ酸こ酷、丙酮、苯酚或苯甲醚溶液去除所述光刻膠。
9.ー種依據(jù)權(quán)利要求Γ8任意一項所述的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備方法所制備的具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體及其制備方法，首先提供一的AAO模板，所述AAO模板包括鋁基底和具有周期排列的多個孔道的氧化鋁層，于各該孔道內(nèi)填充光刻膠，并使所述光刻膠覆蓋所述氧化鋁層，然后去除所述鋁基底，接著去除各該孔道的底部以使所述孔道形成通孔，接著鍵合一半導(dǎo)體襯底及所述氧化鋁層，并去除光刻膠，接著于所述通孔內(nèi)填充半導(dǎo)體材料，最后去除所述氧化鋁層，以完成所述具有周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的制備。本發(fā)明利用AAO模板實現(xiàn)了半導(dǎo)體周期結(jié)構(gòu)的制備，工藝簡單，成本低、可靠性和重復(fù)性好、且與半導(dǎo)體工藝兼容，采用本方法可制備出具有納米級周期結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號H01L21/02GK102693900SQ20121017463
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者姜海濤, 張苗, 武愛民, 母志強, 狄增峰, 魏星 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所