利用线形液膜的红外热像测定gaas的湿法化学腐蚀启动时长 duration of startup of gaas wet etching measured by infrared-image of linear liquid film.pdfVIP

第28卷第2期 半导体学报 V01．28NO．2 2007年2月 CHINESEJoURNALOFSEMICONDUCTORS Feb．，2007 利用线形液膜的红外热像测定GaAs的 湿法化学腐蚀启动时长* 刘 霖+ 叶玉堂 吴云峰 方 亮 陆佳佳 陈镇龙 (电子科技大学光电信息学院，成都610054) 摘要：提出了一种测定材料湿法刻蚀启动时长的红外热像新方法．该方法的实质是利用反应启动时必然有化学热 吸收或释放，从而引起材料表面液层温度变化这一特点，通过红外热像实时监测系统，采集液层温度变化过程的红 外热像，从而判断反应启动时长．理论分析和实验结果均表呢，宽度为2mm的呈直线形状的GaAs表面酸性液膜 是较为理想的监测对象，因其同时具备温度变化信息和空间分布信息，可以将线形液膜中心作为理想的观测特征 点；由滑动液滴形成残留线形液膜可以得到超浅液膜，降低膜厚影响，温度变化灵敏度高，GaAs竖直放置，可以表 面避免液膜重力对启动时长的影响，并经反复实验，由线形液膜的横向剖面灰度变化得到在本实验条件下，GaAs 制、快速腐蚀技术以及化学吸附等性能研究均具有重要价值． 关键词：砷化镓；腐蚀；红外辐射；实时监测；液滴 PACC：7850G；7280E；8170G 中图分类号：TN301．2 文献标识码：A 文章编号：0253—4177(2007)02—0222—05 本文从化学反应过程伴随热生成或吸收这一现 1 前言 象出发，利用红外热像实时监测系统，对竖直GaAs 表面滑动液滴残留线形液膜进行红外灰度实时采 普遍认为不断提高刻蚀速率，是半导体湿法刻 集，从中获得了反应启动时长的相关信息，该方法也 蚀技术持续发展的根本所在[1]，因为，与干法刻蚀技 可用于其他材料的反应启动时长测试，据我们所知， 术相比，只有不断提高刻蚀速率，才能克服横向腐 该方法国内、外文献均未见报道． 蚀E23等缺陷，进一步突出其应用面广‘3|、成本低嘲、 选择腐蚀性能好[5]等优势．快速湿法刻蚀技术，一直 2 实验 是国内、外学者的研究热点，例如，Walczak等人[6] 利用微波处理溶液，增强Si的化学刻蚀速率；Tana． 实验系统如图1所示．该系统主要由红外热像 仪、三维平台、黑箱、自动气压喷雾器以及计算机构 ka等人[71报道了接近沸点的KOH溶液快速刻蚀 半导体材料的相关方法；本课题组[8]也报道了利用 成，红外热像仪和三维平台是直接影响监测效果的 主要单元．红外热像仪热响应时间小于4ms，分辨率 YAG激光辐照提高GaAs刻蚀速率，得到性能更好 的直线凹槽等． 随着刻蚀速率的不断提高(通常为秒级甚至在 三维平台最小分辨率为0．01mm，全行程重复定位 1s左右)，对时间的控制精度要求也越来越高[9]，化精度小于1．7／zm． 学反应启动时长[10](刻蚀材料与腐蚀溶液从开始接 通过计算机监视器、控制单元以及三维平台的 触到腐蚀开始需要一定的时间)的存在，对快速刻蚀 共同作用，将红外热像仪及喷雾器调节到合适位置， 的时间控制而言，有着较大影响，已经不容忽视．但 腐蚀液为稀释的H。SO。．H。O。．H。O溶液，分析纯， 至今仍缺乏有效的技术手段对反应启动时长进行测 定，往往对其进行大致估计或完全忽略，这一缺失， 像仪可以对表面红外辐射分布进行实时采集，并将 将最终制约快速刻蚀技术的进一步发展． 采集到的热像信息实时输入计算机进行处理，输出 技厅(批准号：04GG021．020．01)资助项目 十通信作者．Email：juanxiul@uestc．edu．ca 2