1 浙江大学硅材料国家重点实验室材料科学与工程学院，杭州 310027
2 浙江大学杭州国际科创中心，杭州 311200
碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、热导率高、化学稳定性好等优异特性，是制备高性能功率器件等半导体器件的理想材料。得益于工艺简单、操作便捷、设备要求低等优点，湿法腐蚀已作为晶体缺陷分析、表面改性的常规工艺手段，应用到了SiC晶体生长和加工中的质量检测以及SiC器件制造。根据腐蚀机制不同，湿法腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。本文综述了不同湿法腐蚀工艺的腐蚀机理、腐蚀装置和应用领域，并展望了SiC湿法腐蚀工艺的发展前景。
碳化硅 湿法腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀 晶体缺陷 晶体表面 silicon carbide wet etching electrochemical etching chemical etching crystal defect crystal surface
采用基于硝酸/氢氟酸/磷酸/硫酸混合液的湿法腐蚀工艺, 实现了高吸收效率的黑硅结构的制备与工艺集成, 获得了具有近红外响应增强效果的黑硅PIN光电探测器, 并与未集成黑硅的PIN光电探测器的性能参数进行了对比测试。测试结果显示, 黑硅光电探测器在1060nm波长下的响应度达到0.69A/W(量子效率80.7%), 较未集成黑硅的器件提高了116%; 黑硅探测器暗电流小于8nA, 响应时间小于8ns, 电容小于9pF, 与未集成黑硅的器件相当。得益于工艺兼容性, 所采用的黑硅技术具有广泛应用于硅基近红外PIN, APD, SPAD, SPM等光电探测器的潜力, 可显著提高器件的响应率、量子效率、响应速度、击穿电压温度系数等性能。
黑硅 近红外响应增强 光电探测器 湿法腐蚀 暗电流抑制 black silicon near infrared enhancement photodetector wet etching dark current suppression
1 重庆中科精微科技有限公司，重庆 401329
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 400715
3 中国科学院大学重庆学院，重庆 400715
自支撑氮化硅膜结构一般是基于微纳加工技术来制备的。为了提高膜结构的品质，本文分别对自支撑氮化硅膜结构制备中的干法刻蚀参数和各向异性湿法腐蚀参数进行了研究和优化，其中干法刻蚀参数主要包括反应气体配比和刻蚀时间，各向异性湿法腐蚀参数主要包括腐蚀剂浓度和腐蚀温度。在不同的参数组合下进行实验，使用光学显微镜观察并比较不同样品的表面形貌，得到了较理想的参数组合。在干法刻蚀的反应气体中加入少量O2可改善刻蚀效果，反应气体配比V(SF6)∶V(CHF3)∶V(O2)=6∶37∶3，刻蚀时间2 min。湿法腐蚀中腐蚀剂在质量分数25%处达到最大的硅腐蚀速率，同时氮化硅表面形貌也较理想。
氮化硅 干法刻蚀 各向异性湿法腐蚀 单晶硅 自支撑膜结构 silicon nitride dry etching anisotropic wet etching single-crystal silicon self-supporting film structure
背面减薄是制备InP基光电子芯片的一道重要工艺。晶圆被减薄后失去结构支撑, 会因应力作用产生剧烈形变, 翘曲度大幅提高。严重的翘曲会使芯片可靠性降低甚至失效, 应对晶圆的翘曲度进行控制和矫正。文章从“损伤层-翘曲度”理论出发, 实验研究了晶圆厚度、粘片方式、研磨压力、磨盘转速、磨料粒径对翘曲度的影响。根据试验结果优化工艺参量, 优化后晶圆的翘曲度降低了约20%; 再通过湿法腐蚀去除损伤层, 矫正已产生的翘曲, 使晶圆的翘曲度降低约90%。优化减薄工艺降低损伤应力与湿法腐蚀去除损伤层分别是控制和矫正晶圆翘曲度的适用方法, 可使翘曲度下降至之前的10%以内。
InP晶圆 背面减薄 损伤层 翘曲度 湿法腐蚀 InP chip wafers back-thinning lapping warpage wet corrosion
西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院, 陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
晶体材料微加工技术是制备微电子器件、微机电系统器件的关键技术。飞秒激光辐照结合湿法腐蚀加工技术不仅可以去除飞秒激光诱导微结构表面缺陷,提高微结构表面光滑度,还在制备高纵横比结构、内部通道等方面具有独特的优势,为晶体加工开辟了新的道路。本文概述了飞秒激光辐照结合湿法腐蚀加工技术特点、原理和优势,总结了其在硅、碳化硅、蓝宝石晶体材料微结构制备中的研究进展,讨论了该技术的不足及其未来发展。
激光光学 飞秒激光 湿法腐蚀 晶体材料 微纳结构 激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111419
1 中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程中心, 北京100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京100049
3 北京丹华科技发展有限公司, 北京100190
半导体分布反馈（DFB）激光器的核心工艺之一是分布反馈光栅的制作, 设计了808 nm DFB激光器的一级光栅结构。利用纳米压印技术与干法刻蚀附加湿法腐蚀制作了周期为120 nm的梯形布拉格光栅结构, 使用MATLAB和Pics3D软件模拟了一次外延结构的光场分布和能带图。通过优化湿法腐蚀所用腐蚀液各组分比例、腐蚀温度、腐蚀时间等条件, 得到了理想的湿法腐蚀工艺参数。扫描电子显微镜表征显示, 光栅周期为120 nm, 光栅深度约为85 nm, 占空比约为47%, 光栅边缘线条平直, 表面平滑, 周期均匀。创新型的引入湿法腐蚀工艺和腐蚀牺牲层使光栅表面的洁净度得到保证, 提高了二次外延质量的同时,也为进一步制作DFB激光器高性能芯片奠定了良好的基础。
半导体激光器 分布反馈 一级光栅 纳米压印 干法刻蚀 湿法腐蚀 semiconductor laser distributed feedback first-order grating nanoimprint dry etching wet etching 红外与激光工程
2019, 48(11): 1105003
1 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
开展了 InAs基 InAs/Ga(As)Sb II类超晶格长波红外探测器的湿法腐蚀工艺研究.选择的腐蚀液由柠檬酸、磷酸和过氧化氢组成,先后在InAs、GaSb体材料和 InAs/Ga(As)Sb II类超晶格上进行了湿法腐蚀实验,分别获得了其最佳的腐蚀液组分及配比.使用优化的磷酸系腐蚀液对 InAs/Ga(As)Sb II类超晶格进行腐蚀,获得的腐蚀表面粗糙度仅为 1 nm.然后使用改进的工艺制备了 50％截止波长为 12 μm的超晶格长波单元器件,实验结果表明磷酸系腐蚀液可以获得低暗电流密度的 InAs基 InAs/Ga(As)Sb II类超晶格长波红外探测器.另外,在 81 K下,该探测器的表面电阻率(ρSurface)为 4.4 × 103Ωcm.
II类超晶格 湿法腐蚀 表面形貌 InAs/Ga(As)Sb InAs/Ga(As)Sb,type-IIsuperlattice,wetchemicaletchi
随着红外探测技术的不断进步，第三代红外探测器的发展需求日渐明晰。由于带间跃迁工作原理、暗电流抑制效应以及成熟的材料制备技术基础等因素，InAs/GaSb超晶格材料已经成为了第三代红外焦平面探测器的首选制备材料。基于InAs/GaSb超晶格材料的台面结型焦平面器件制备方法主要包括湿法腐蚀技术、干法刻蚀技术以及干湿法结合技术。从文献调研结果来看，湿法腐蚀技术和干法刻蚀技术各有优缺点。湿法腐蚀技术适用于单元以及少像元面阵的制备，其中磷酸系腐蚀液的腐蚀效果最佳；干法刻蚀技术适用于大面阵、小尺寸焦平面阵列的制备，几种氯基刻蚀气体体系以及氯基与甲烷基组合的刻蚀气体体系都表现出了不错的刻蚀效果；干湿法结合技术在干法刻蚀后引入湿法腐蚀工艺以进一步消除刻蚀损伤，从而提高器件性能。对以上三种技术方案进行了介绍和分析。
超晶格 干法刻蚀 湿法腐蚀 干湿法结合技术 InAs/GaSb InAs/GaSb superlattice dry etching wet etching the combination of dry and wet etching
厦门大学 航空航天学院, 福建 厦门 361005
为了克服传统机械式和电子式压力开关的体积大、制作工艺复杂以及不易与后续电路集成等缺点, 论文采用具有金属引线台阶覆盖能力的玻璃浆料封装技术进行了无源MEMS压力开关的设计和制备。设计的无源MEMS压力开关的整体结构方案主要包括硅盖板上的压力敏感膜、硅岛、上电极和微阻挡凸台以及玻璃基底上的玻璃浆料和下电极。通过仿真优化了压力敏感膜、硅岛和上下电极的关键尺寸。经过三次湿法腐蚀工艺流程制得了双阻挡凸台、硅岛和感压膜片。通过玻璃浆料热压工艺将硅盖片、玻璃基底和金属引线三者键合成一体, 工艺结果显示双阻挡凸台的高度和感压膜片的厚度很好地控制在8 μm和50 μm, 而且经测试, MEMS压力开关的阈值压力为125 kPa。
MEMS压力开关 结构设计 湿法腐蚀 玻璃浆料封装 Micro-Electro-Mechanical System(MEMS) pressure swi structural design wet etching glass frit encapsulation technology
1 北京邮电大学 电子工程学院, 北京 100876
2 北京工业大学 信息学部, 北京 100124
垂直腔面发射激光器(VCSEL)以其低功耗、低阈值电流、高调制速率和易制作二维阵列器件等特点, 广泛应用于短距离光互连领域。湿法腐蚀和干法刻蚀作为高速VCSEL台面结构制备的两种工艺, 影响VCSEL氧化层的大小。文章研究了氧化层面积对寄生电容的影响, 并计算得到7 μm氧化孔径下采用干法刻蚀工艺的垂直腔面发射激光器, 相比较湿法腐蚀工艺, 氧化层电容由902.23 fF减小至581.32 fF, 谐振腔电容由320.72 fF减小至206.65 fF。通过对采用湿法腐蚀和干法刻蚀工艺制备的GaAs量子阱结构高速VCSEL进行小信号调制响应测试, 结果表明, 7 μm氧化孔径下干法刻蚀VCSEL小信号调制带宽提高至16.1 GHz。
垂直腔面发射激光器 高速调制 湿法腐蚀 干法刻蚀 vertical-cavity surface-emitting laser high-speed modulation wet etching dry etching
