[发明专利]一种具有周期结构的半导体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，特别是涉及一种具有周期结构的半导体及其制备方法。

背景技术

近年来，人们采用胶体有序自组装、激光直写及激光干涉等技术制备周期结构。

所谓自组装（self-assembly)，是指基本结构单元（分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质）自发形成有序结构的一种技术。在自组装过程中，基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。胶体具有电泳的现象，在外加电场的作用下，带正电荷的粒子会集中在正极如果正极是一块导电基底，那么在这块基底上将会均匀吸附一层胶体粒子，离子带正电荷一端与基底组装，而在吸附膜外层聚集了胶体粒子的负电荷部分，游离的正电荷粒子又会与负电荷部分相吸，如此重复直至形成需要的尺寸。然而，这样的自组装过程往往使材料中存在大量的缺陷，严重影响器件的可靠性和生产工艺的重复性，而且采用此方法制备周期结构的成本也较高。

激光具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。然而，现有激光干涉技术得到的结构周期往往大于激光波长，出于微米量级。周期结构的花样仅决定于激光干涉的强度分布，光束数量和空间位置确定后，周期结构随之确定。因此，这些技术难以获得纳米量级周期结构，且成本较高，难以得到广泛应用。

因而，提供一种工艺简单、与半导体工艺兼容性好且符合尺寸要求的制备具有周期结构的半导体的方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有周期结构的半导体及其制备方法，用于解决现有技术中难以获得同时具备工艺简单、成本低、可靠性和重复性好且与半导体工艺兼容的具有纳米级周期结构的半导体的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有周期结构的半导体的制备方法，所述制备方法至少包括：1）提供一AAO模板，所述AAO模板至少包括一铝基底及结合于所述铝基底表面的氧化铝层，所述氧化铝层具有多个周期排列且具有底部的孔道，于各该孔道内填充光刻胶，并使所述光刻胶覆盖所述氧化铝层的表面；2）采用选择性腐蚀技术去除所述铝基底；3）采用选择性腐蚀技术去除各该孔道的底部以使所述孔道形成通孔；4）提供一半导体衬底，键合所述氧化铝层及所述半导体衬底，然后去除覆盖于所述氧化铝层的表面的及所述通孔内的光刻胶；5）采用选择性外延技术于所述通孔内填充半导体材料；6）采用选择性腐蚀技术去除所述氧化铝层，以完成所述具有周期结构的半导体的制备。

在本发明的具有周期结构的半导体的制备方法的所述步骤2）中，采用CuCl₂作为腐蚀剂去除所述铝基底。

在本发明的具有周期结构的半导体的制备方法的所述步骤3）中，采用磷酸作为腐蚀剂刻蚀所述氧化铝层的下表面，以去除各该孔道的底部，形成通孔。

作为本发明的具有周期结构的半导体的制备方法的一个优选方案，所述步骤3）还包括对去除各该孔道的底部后所得的表面进行机械化学抛光的步骤。

在本发明的具有周期结构的半导体的制备方法中，所述半导体衬底为Si衬底、Ge衬底或Ⅲ-Ⅴ族半导体衬底。

作为一个优选方案，所述半导体材料为Si、Ge或Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，且所述半导体材料与所述半导体衬底的材料相同。

作为另一个优选方案，所述半导体材料为Si、Ge或Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，且所述半导体材料与所述半导体衬底的材料相异。

在本发明的具有周期结构的半导体的制备方法中，所述光刻胶为聚甲基丙烯酸甲酯，所述步骤4）中，采用氯仿、乙酸、乙酸乙酯、丙酮、苯酚或苯甲醚溶液去除所述光刻胶。

本发明还提供一种依据上述任意一方案所述的具有周期结构的半导体的制备方法所制备的具有周期结构的半导体。

如上所述，本发明的具有周期结构的半导体及其制备方法，具有以下有益效果：提供一的AAO模板，所述AAO模板包括铝基底和具有周期排列的多个孔道的氧化铝层，于各该孔道内填充光刻胶，并使所述光刻胶覆盖所述氧化铝层，然后去除所述铝基底，接着去除各该孔道的底部以使所述孔道形成通孔，接着键合一半导体衬底及所述氧化铝层，并去除光刻胶，接着于所述通孔内填充半导体材料，最后去除所述氧化铝层，以完成所述具有周期结构的半导体的制备。本发明利用AAO模板实现了半导体周期结构的制备，工艺简单，成本低、可靠性和重复性好、且与半导体工艺兼容，采用本方法可制备出具有纳米级周期结构的半导体，适用于工业生产。

附图说明

图1~图2显示为本发明的具有周期结构的半导体的制备方法步骤1）所呈现的结构示意图。