[發明專利]一種III族氮化物納米結構的制作方法

有效

• 申請號: 201310057347.5
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN103199004A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 彭銘曾;翟俊宜;王中林
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;B82Y40/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王鳳桐;周建秋

1.一種III族氮化物納米結構的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

在襯底上生長III族氮化物薄膜；

在所述III族氮化物薄膜上涂覆電子束光刻膠層；

采用電子束直寫技術對所述電子束光刻膠層按照預先設計的納米圖形進行曝光；

對曝光后的電子束光刻膠層依次進行顯影、定影和清洗處理，在所述III族氮化物薄膜上形成具有所述納米圖形的電子束光刻膠掩膜層；

以所述電子束光刻膠掩膜層為掩膜，在所述III族氮化物薄膜上沉積金屬薄膜層；

采用金屬剝離法去除所述電子束光刻膠掩膜層和電子束光刻膠掩膜層上的金屬薄膜層，在所述III族氮化物薄膜的表面形成與所述電子束光刻膠掩膜層的圖形互補的圖形化金屬掩膜層；

以所述金屬掩膜層為掩膜，采用干法刻蝕技術刻蝕所述III族氮化物薄膜，形成圖形化納米結構；

腐蝕去除所述金屬掩膜層，形成III族氮化物納米結構。

2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在襯底上生長III族氮化物薄膜為在襯底上生長單層或多層III族氮化物薄膜。

3.根據權利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述III族氮化物薄膜選自氮化鎵、氮化銦、氮化鋁以及它們相互形成的三元材料和四元材料中的一種或者多種；其中，所述三元材料為Al_xGa_1-xN、In_xGa_1-xN和Al_xIn_1-xN中的一種或多種，x值為0<x<1；所述四元材料為Al_xIn_yGa_1-x-yN，x值為0<x<1，y值為0<y<1，且x+y值為0<x+y<1。

4.根據權利要求1-3任一項所述的制作方法，其特征在于，所述的III族氮化物薄膜摻雜種類為非摻雜型、N型摻雜型或P型摻雜型。

5.根據權利要求1-4任一項所述的制作方法，其特征在于，采用有機金屬化學氣相沉積法、激光脈沖沉積法、分子束外延法、氫化物氣相外延法或脈沖原子層外延法在襯底上生長所述III族氮化物薄膜。

6.根據權利要求2-5任一項所述的制作方法，其特征在于，生長的III族氮化物單層薄膜厚度或多層薄膜總厚度為10nm-10μm。

7.根據權利要求1-6任一項所述的制作方法，其特征在于，所述電子束光刻膠層的厚度為50-500nm。

8.根據權利要求1-7任一項所述的制作方法，其特征在于，所述納米圖形為圓形或者多邊形，所述圓形的直徑或者多邊形的邊長為10-300nm。

9.根據權利要求1-7任一項所述的制作方法，其特征在于，所述納米圖形為由多個納米圖形單元組成的陣列圖形，所述圖形單元為圓形或者多邊形，所述圓形的直徑或者多邊形的邊長為10-300nm。

10.根據權利要求1-9任一項所述的制作方法，其特征在于，所述干法刻蝕技術為感應耦合等離子體刻蝕法或反應離子刻蝕法。

11.根據權利要求1-10任一項所述的制作方法，其特征在于，采用干法刻蝕技術刻蝕所述III族氮化物薄膜，形成垂直所述襯底的圖形化納米結構。

12.根據權利要求1-11任一項所述的制作方法，其特征在于，所述金屬薄膜層的材料選自金屬鎳、鉑、金、鋁和鈦中的一種或多種。

13.根據權利要求1-11任一項所述的制作方法，其特征在于，所述金屬薄膜層為鎳（Ni）薄膜層，使用酸性溶液腐蝕去除所述Ni掩膜層，形成垂直所述襯底的III族氮化物納米結構。

14.根據權利要求13所述的制作方法，其特征在于，所述酸性溶液為硫酸、雙氧水和去離子水的混合溶液或硝酸、雙氧水和去離子水的混合溶液。

15.根據權利要求1-11任一項所述的制作方法，其特征在于，所述干法刻蝕技術采用Cl基氣體作為刻蝕反應氣體，所述Cl基氣體選自BCl₃、Cl₂和CCl₄中的一種或多種。