[發明專利]用陽極氧化鋁模板實現半導體材料上圖形轉移的方法

無效

• 申請號: 200810057180.1
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101499417A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 胡迪;白安琪;薛春來;成步文;王啟明
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L21/308
• 分類號: H01L21/308
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，涉及一種用陽極氧化鋁模板實現半導體材料上圖形轉移的方法。

背景技術

陽極氧化鋁膜是采用電化學技術在酸性電解質中對鋁片陽極氧化制備而成的，最早可以追溯到1953年美國鋁研究實驗室的F.Keller等人的工作。早期氧化鋁膜的應用主要集中在鋁的抗腐蝕性、抗磨損、絕緣性及表面裝飾等方面，相應的研究體系主要是致密型氧化鋁膜和無序多孔型氧化鋁膜。到90年代以后，準一維納米材料研究逐漸興起，多孔氧化鋁模板的特性正好符合了一維納米體系的要求，它的研究出現了突飛猛進的發展。現在，多孔氧化鋁膜已成為合成介觀結構材料的一種重要模板材料。人們在以多孔氧化鋁膜為模板合成各種介觀陣列體系時，總是渴望得到盡可能大面積的、孔洞規則排列的多孔氧化鋁膜。在此方面，日本的H.Masuda小組做出了具有重大意義的工作。1995年，他們在一次陽極氧化的基礎上，采用二次陽極氧化的方法，制備了有序性極高的氧化鋁單面和雙面通孔模板，之后他們又采用壓模的方法制備了幾乎完美無缺的六角形孔的氧化鋁模板。目前，陽極氧化鋁模板的制備已經成為一項非常成熟的技術，可以制備出厚度300納米到30微米，孔徑20納米到200納米，單面通孔或雙面通孔的陽極氧化鋁膜。

隨著微電子集成工藝的發展，下一代元器件尺寸縮小到納米量級，而高度有序的納米點、納米線陣列體系由于其量子尺寸所帶來的光、電、磁等特性越來越受到廣泛的重視。本專利將陽極氧化鋁膜從鋁基底上剝離開，做成雙面通孔的陽極氧化鋁膜，以此為掩模可合成各種結構的納米陣列體系，如納米孔，納米柱，納米點陣列等。傳統的制備納米點陣列體系的方法主要有電子束光刻、分子束外延、自組織生長、化學氣相沉積等，但是，這些方法對工藝和設備要求較高，體系的有序度和均一性不高，不能得到性能良好的器件。而鋁陽極氧化多孔膜具有膜厚度可調，孔直徑和孔間距可調等特點，同時，多孔膜成分主要是三氧化二鋁，是一種寬帶隙材料，具有良好的熱穩定性、化學穩定性和較高的熱導率。因此，利用鋁陽極氧化多孔膜做模板能合成各種納米量級尺寸，高密度，高有序度的納米陣列體系。由于鋁價格便宜，鋁陽極氧化膜制備工藝簡單，易操作，利用鋁陽極氧化多孔膜合成納米材料有著誘人的前景。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種利用陽極氧化鋁模板實現半導體材料上圖形轉移的方法，其是利用陽極氧化鋁的方法制備出超薄的陽極氧化鋁膜，以陽極氧化鋁膜為掩模實現半導體材料上小孔陣列圖形轉移。制備出的孔大小均勻，具有高的有序度，孔密度高達每平方厘米十的十一次方個，孔直徑20納米到200納米可調。

本發明提供一種利用多孔氧化鋁模板實現半導體材料上圖形轉移的方法，其特征在于，其步驟如下：

步驟1：取一鋁片，清洗和拋光；

步驟2：利用陽極氧化鋁的方法在鋁片上第一次陽極氧化，制作多孔氧化鋁膜；

步驟3：將第一次陽極氧化形成的多孔氧化鋁膜溶解掉；

步驟4：利用陽極氧化鋁的方法在鋁片上第二次陽極氧化，制作多孔氧化鋁膜；

步驟5：將多孔氧化鋁膜和鋁片剝離開；

步驟6：將多孔氧化鋁薄膜反向貼在一半導體材料襯底上并烘干；

步驟7：在退火爐中進行退火，改善膜的平整度；

步驟8：在磷酸溶液中通孔，使孔雙向貫通；

步驟9：以多孔氧化鋁膜作為掩模，干法刻蝕半導體材料；

步驟10：在氫氧化鈉溶液中溶解掉氧化鋁膜。

其中所述的鋁片清洗，是先用丙酮浸泡1-5個小時，隨后用質量分數為4-6％的氫氧化鈉溶液在60攝氏度下浸泡60-90秒，用去離子水沖洗后，再將鋁片浸泡到300-400克/升的硝酸溶液中3-5分鐘，用去離子水沖洗。

其中所述的鋁片厚度為100-500微米，純度為99.99％。

其中所述的鋁片拋光，是在0-10攝氏度下，以體積比為1∶4的高氯酸和乙醇的混合液為拋光液進行拋光。

其中所述的第一次氧化過程為：電解液為25攝氏度的質量分數為4％的草酸溶液，鋁片為陽極，鉑片為陰極，40伏直流電，通電時間2小時。

其中所述的第一次氧化形成的多孔氧化鋁膜溶解，是放在質量分數為6％的磷酸和質量分數為1.8％的鉻酸混合溶液中，水浴加熱60℃，浸泡4個小時，使第一次氧化形成的多孔氧化鋁膜被溶解掉。

其中所述的第二次氧化過程為：電解液為25攝氏度的質量分數為4％的草酸溶液，鋁片為陽極，鉑片為陰極，40伏直流電，通電時間5分鐘。