[發明專利]一種砷化鎵表面形貌控制方法

有效

• 申請號: 201611251389.2
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106653886B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 王盛凱;劉洪剛;孫兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236;H01L21/02;H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種砷化鎵表面形貌控制方法，包括如下步驟：步驟1：將待刻蝕表面形貌的砷化鎵樣品置于真空室中，然后向真空室內充入氧分壓氣體；步驟2：調節氧分壓，根據氧分壓將真空室升溫至對應溫度，使砷化鎵與氧分子在高溫低壓工作區域結合生成氣態的三氧化二砷與一氧化二鎵，控制反應時間實現砷化鎵表面的形貌控制。本發明所提供的砷化鎵(GaAs)表面形貌控制技術，工藝非常簡單，且更加環保、成本低廉。

技術領域

本發明涉及一種砷化鎵表面形貌控制方法，屬于半導體集成技術領域。

背景技術

砷化鎵(GaAs)具有良好的半導體性質，對固體物理和固體電子學的發展有重要作用。另外砷化鎵還具備多方面的特殊性質，在航空航天測控、核物理探測、光纖通訊、光電探測、太陽能電池、化學催化劑、生物醫學等領域也有廣泛而重要的應用，是一種重要的戰略資源。

隨著環境污染和資源枯竭問題的日益突出，為了實現經濟的可持續發展，太陽能作為取之不盡用之不竭的可再生資源，也是可直接利用的清潔能源之一，逐漸發展為備受矚目的產業。目前中國太陽能光伏產業以倍增速度快速發展，然而與發達國家相比我國太陽能應用市場發展明顯滯后，其中太陽能電池(solar cell)的成本是制約光伏產業發展的主要原因。因此進一步降低制造成本是太陽能電池得以大規模應用的關鍵，而提高太陽能電池轉換效率是降低成本的有效途徑之一。除了尋找新型材料、研究新的制備工藝之外，提高太陽能電池轉換效率的關鍵包括減小表面反射、提高電池受光表面積和提高太陽輻射能密度。

傳統太陽能電池主要利用擇優腐蝕原理來形成表面結構以達到降低表面反射率進而提高轉換效率的目的，可能存在的問題是：襯底片表面處理過程復雜藥劑消耗多，表面沾污嚴重，表面結構的一致性和均勻性差。因此，實現砷化鎵(GaAs)表面形貌結構低成本高效益簡單易行的控制變得非常重要。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的目的在于通過控制氧氣(O₂)分壓和反應溫度，使砷化鎵(GaAs)與氧氣(O₂)反應生成易揮發的三氧化二砷(As₂O₃)與一氧化二鎵(Ga₂O)，利用氧分子和砷化鎵反應速率的各向異性，提供一種砷化鎵(GaAs)表面形貌控制方法，以期解決前述現有技術中存在的至少部分技術問題。

(二)技術方案

為了實現上述目的，本發明提供一種砷化鎵表面形貌控制方法，其包括如下步驟：

步驟1：將待刻蝕表面形貌的砷化鎵樣品置于真空室中，然后向真空室內充入氧分壓氣體；

步驟2：調節氧分壓，根據氧分壓將真空室升溫至對應溫度，使砷化鎵與氧分子在高溫低壓工作區域結合生成氣態的三氧化二砷與一氧化二鎵，控制反應時間實現砷化鎵表面的形貌控制。

優選地，步驟1中，所述砷化鎵樣品為單晶砷化鎵襯底結構或者是在其他絕緣體上形成的砷化鎵表面結構。所述砷化鎵樣品的形狀為砷化鎵平面、砷化鎵納米線或者砷化鎵納米帶。

優選地，步驟1中，所述氧分壓氣體為純氧氣或者氧氣和其它性質穩定氣體的混和氣體。所述其它性質穩定氣體是指化學性質穩定，在700℃以下不會和砷化鎵或者氧氣發生化學反應的氣體，優選氮氣、氬氣、氦氣、氖氣或者上述氣體的混合氣體。

優選地，步驟1中，所述真空室的原始氧氣分壓小于10^-4Pa。