[發(fā)明專(zhuān)利]一種改善絕緣襯底上納米陣列結(jié)構(gòu)器件制作的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010196480.5
• 申請(qǐng)日: 2010-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101863452A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭新和;唐龍娟;楊輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B82B3/00
• 分類(lèi)號(hào): B82B3/00;H01L31/18;H01L33/00;H01S5/00
• 代理公司: 南京蘇科專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體納米陣列結(jié)構(gòu)器件(如太陽(yáng)能電池、LED、光電探測(cè)器、激光器等)的制作工藝。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝加工水平的不斷提高，納米尺度的器件受到普遍的重視，包括以納米陣列結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能電池、LED、光電探測(cè)器、激光器等。

與薄膜器件相比，納米陣列結(jié)構(gòu)的器件有許多優(yōu)點(diǎn)。采用納米陣列結(jié)構(gòu)，能增大器件的表面積，釋放應(yīng)力，減少晶格失配、終止位錯(cuò)。此外，對(duì)于LED，采用納米陣列結(jié)構(gòu)，能有效提高出光效率，從而提高光輸出功率；而對(duì)于太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)器等，利用納米陣列結(jié)構(gòu)能減少反射，增強(qiáng)光吸收，提高效率或響應(yīng)度。

半導(dǎo)體表面常見(jiàn)的納米陣列結(jié)構(gòu)包括納米點(diǎn)、納米柱、納米孔陣列等，可通過(guò)自下而上(如直接生長(zhǎng))或者自上而下(如光刻、刻蝕)的方式形成。有多種方法可形成刻蝕所需的微結(jié)構(gòu)掩模，如在半導(dǎo)體薄膜表面旋涂納米球、金屬退火、光刻、陽(yáng)極氧化、化學(xué)腐蝕等。基于以上形成的納米陣列結(jié)構(gòu)，可制作納米陣列結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件。

目前傳統(tǒng)的垂直排列納米陣列結(jié)構(gòu)器件的制作工藝包括：(a)制作微結(jié)構(gòu)掩模層，刻蝕形成絕緣襯底204之上的納米陣列結(jié)構(gòu)205，其中該納米陣列結(jié)構(gòu)205包括頂層的p型(n型)半導(dǎo)體201、中間的有源層202及底層的n型(p型)半導(dǎo)體203；(b)對(duì)納米陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充，使其平面化；(c)淀積及刻蝕電流擴(kuò)展層；(d)臺(tái)面刻蝕，暴露出n區(qū)(或p區(qū))；(e)淀積金屬，制作n/p電極。按此工藝，在樣品的整個(gè)表面刻蝕了納米陣列結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)臺(tái)面刻蝕刻出n(或p)電極區(qū)。由于表面納米陣列結(jié)構(gòu)的存在，干法刻蝕后n(或p)電極區(qū)表面存在尖峰狀凸起(如圖1、圖2a至圖2c所示)。這些凸起一方面不利于后續(xù)的金屬電極的淀積，降低了附著力；另一方面，若器件的制作工藝流程中還有晶片鍵合、鍍Ag鏡等后續(xù)工藝，表面凸起的存在將不利于這些工藝的進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種改善絕緣襯底上納米陣列結(jié)構(gòu)器件制作的方法，消除傳統(tǒng)工藝在臺(tái)面刻蝕后下臺(tái)面電極區(qū)的表面粗糙。

本發(fā)明的上述目的，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是：

一種改善絕緣襯底上納米陣列結(jié)構(gòu)器件制作的方法，其特征在于包括步驟：(1)、對(duì)絕緣襯底上的半導(dǎo)體器件光刻并進(jìn)行第一次臺(tái)面刻蝕，形成一階梯狀的樣品結(jié)構(gòu)；(2)、在階梯上方的臺(tái)面制作微結(jié)構(gòu)掩模層；(3)、進(jìn)行第二次臺(tái)面刻蝕，同時(shí)刻蝕形成納米陣列結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，前述一種改善絕緣襯底上納米陣列結(jié)構(gòu)器件制作的方法，其中步驟(1)為在絕緣襯底上的半導(dǎo)體器件樣品表面旋涂光刻膠，光刻，得到臺(tái)面刻蝕的掩模；并以光刻膠為掩模進(jìn)行第一次臺(tái)面刻蝕。根據(jù)具體的半導(dǎo)體器件材料，可以采用干法或者濕法刻蝕。

進(jìn)一步地，前述一種改善絕緣襯底上納米陣列結(jié)構(gòu)器件制作的方法，其中微結(jié)構(gòu)掩模層僅制于上臺(tái)面，其可選的形式至少包括納米球、納米柱或納米孔陣列之一。

進(jìn)一步地，前述一種改善絕緣襯底上納米陣列結(jié)構(gòu)器件制作的方法，其中第二次臺(tái)面刻蝕的深度與納米陣列結(jié)構(gòu)的深度相一致，而兩次臺(tái)面刻蝕深度之和大于半導(dǎo)體器件表面p型層或n型層和有源層的厚度之和，以使半導(dǎo)體器件露出n型層或p型層。

進(jìn)一步地，前述一種改善絕緣襯底上納米陣列結(jié)構(gòu)器件制作的方法，其中絕緣襯底至少包括：玻璃、藍(lán)寶石和SOI硅片；而且絕緣襯底上的半導(dǎo)體器件至少包括可選的太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、光電探測(cè)器和激光器之一。

實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，相較于傳統(tǒng)工藝其顯著的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明通過(guò)兩步刻蝕來(lái)形成n區(qū)(或p區(qū))的臺(tái)面，由于僅在上臺(tái)面制作微結(jié)構(gòu)掩模，可以避免刻蝕過(guò)程中下臺(tái)面的電極區(qū)產(chǎn)生粗糙的尖峰狀凸起，方法簡(jiǎn)單快捷，普適性強(qiáng)。通過(guò)電極區(qū)粗糙度的改善，可以增強(qiáng)后續(xù)淀積的金屬電極的附著，使之不易剝落，提高器件的可靠性，同時(shí)也便于后續(xù)其它工藝(如鍵合等)的進(jìn)行。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)工藝制作的納米陣列結(jié)構(gòu)器件的臺(tái)面示意圖；

圖2a是絕緣襯底上外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b是典型的納米陣列結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2c為納米陣列結(jié)構(gòu)的放大示意圖；

圖3是由本發(fā)明方法制得的納米陣列結(jié)構(gòu)器件的臺(tái)面示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明一種改善絕緣襯底上納米陣列結(jié)構(gòu)器件制作的方法更易于理解其實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)及其所具的實(shí)用性，下面便結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明若干具體實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。但以下關(guān)于實(shí)施例的描述及說(shuō)明對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。