[發明專利]一種利用干涉光照射輔助刻蝕的裝置和方法

在審

• 申請號: 201910792511.4
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110444494A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 陳云;施達創;姚瑤;陳新;高健;劉強;賀云波;汪正平;趙鈮
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/306
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 朱培祺;梁永健

本發明涉及一種利用干涉光照射輔助刻蝕的裝置，包括基座、六自由度平臺、反應隔離腔、攪拌器和刻蝕液容器；所述六自由度平臺設置在所述基座的底部，所述反應隔離腔設置在所述基座的頂部；所述刻蝕液容器設置在所述反應隔離腔內，所述攪拌器從所述反應隔離腔的頂部伸入到所述刻蝕液容器內；所述刻蝕液容器的底部開口，所述刻蝕液容器的底部開口處固定待加工樣品；所述六自由度平臺搭載光源，所述基座和反應隔離腔的底部均設有光路通孔，所述反應隔離腔的光路通孔內設有光學濾鏡。六自由度平可驅動照射光源實現周期性擺動和轉動，以均勻的干涉條紋在待加工樣品背面補償照射，從而引導待加工樣品刻蝕形成幾何尺寸高度可控的微納結構。

技術領域

本發明涉及半導體材料刻蝕技術領域，具體涉及一種利用干涉光照射輔助刻蝕的裝置和方法。

背景技術

對半導體材料進行微細加工的常用方法包括：干法刻蝕、激光加工、濕法刻蝕。干法刻蝕使用反應氣體，對半導體材料進行加工處理。常用工藝有反應離子刻蝕(RIE)等，其優點是加工精度高，但設備成本高昂、維護成本高，加工速率較慢。激光加工常使用飛秒激光或皮秒激光等超快激光對半導體材料進行加工，優點為加工速率快，設備成本較低，不需要預先制作掩膜等，缺點是激光加工亞微米或納米尺寸的結構難度較大，加工過程中易產生熱影響區。因此，濕法刻蝕，如金屬輔助化學刻蝕(MACE)，成為對半導體材料進行精細加工的一種新選擇。金屬輔助化學刻蝕的常規工藝流程包括：首先，根據加工要求在半導體材料上通過光刻顯影、電子束鍍膜等方式，將金屬催化層鍍在樣品表面；然后，將樣品浸泡在刻蝕液中，使得與金屬催化層接觸的半導體部分因發生化學反應被溶解，未被溶解的部分被保留從而得到目標微結構。對于窄禁帶半導體材料，如硅、砷化鎵等，金屬輔助化學反應方法能輕易的實現；但對于寬禁帶半導體材料，如碳化硅、氮化硅等，由于化學反應很難進行，常規的金屬輔助化學刻蝕方法通常很難實現加工，亟需發明新的加工方法。

光照輔助刻蝕被用于加工多孔硅(中國專利CN201120406111.4)、多孔氮化鎵(Lu,H,1997)等。上述半導體材料表面吸收光子后，產生刻蝕半導體所需的空穴，從而發生化學反應、實現材料的溶解去除。常規光照輔助刻蝕的缺點在于，只能在半導體材料上加工得到無序的微孔陣列，無法實現對微納結構的精確控制，必須提出一種新方法，改進光照輔助刻蝕，得到形貌可控的微納結構。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足之處，提供一種微納結構尺寸高度可控的利用干涉光照射輔助刻蝕的裝置和方法。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種利用干涉光照射輔助刻蝕的裝置，包括基座、六自由度平臺、反應隔離腔、攪拌器和刻蝕液容器；所述六自由度平臺設置在所述基座的底部，所述反應隔離腔設置在所述基座的頂部；所述刻蝕液容器設置在所述反應隔離腔內，所述攪拌器從所述反應隔離腔的頂部伸入到所述刻蝕液容器內；所述刻蝕液容器的底部開口，所述刻蝕液容器的底部開口處固定待加工樣品；所述六自由度平臺搭載光源，所述基座和反應隔離腔的底部均設有光路通孔，所述反應隔離腔的光路通孔內設有光學濾鏡；所述光源發出的光從所述基座的底部順次穿過所述基座和反應隔離腔照射到所述刻蝕液容器的底部的待加工樣品上并形成干涉條紋。

更進一步的說明，還包括鎖緊裝置，所述鎖緊裝置包括鎖緊裝置上蓋板、鎖緊裝置下蓋板和鎖緊螺栓，所述刻蝕液容器固定在所述鎖緊裝置上蓋板和鎖緊裝置下蓋板之間；所述反應隔離腔的底部內側設有下蓋板容納槽，所述鎖緊裝置下蓋板設置在所述下蓋板容納槽內；所述鎖緊裝置下蓋板的中部設有容器容納槽，所述刻蝕液容器的底部設置在所述容器容納槽內；所述鎖緊裝置上蓋板的中部設有容器通孔，所述容器通孔的底部設有和所述刻蝕液容器的側壁設有互相配合的臺階狀突起；所述刻蝕液容器穿過所述容器通孔插入到所述容器容納槽內；所述縮緊裝置上蓋板和鎖緊裝置下蓋板之間通過鎖緊螺栓鎖緊固定。