用于形成有序波形纳米结构的方法，该方法在于：用均匀分子氮离子Ｎ↓［２］↑［＋］流溅射半导体材料，直到在材料表面形成所述纳米结构的波峰方向垂直于离子入射平面的周期性波形纳米结构；为了增长纳米结构波幅，用Ｏ↓［２］↑［＋］离子流在与Ｎ↓［２］↑［＋］轰击平面相重合的轰击平面进行补充溅射；选择Ｏ↓［２］↑［＋］离子轰击能量及角度以便使在用Ｎ↓［２］↑［＋］和Ｏ↓［２］↑［＋］单独照射时形成的波形纳米结构的波长相重合。对砷化物、镓和硅结构还提出了３个形成有序波形纳米结构的变体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在基片表面利用离子流形成周期约100nm或更小的波形起伏结构的方法和装置以及用于基片抛光的装置。
技术介绍
在硅表面形成波形纳米起伏结构的方法是已知的(俄罗斯专利申请RU99124768)。用分子氮的均匀离子流N2+溅射硅，直到形成纳米结构波峰方向垂直于离子入射平面的周期性波形纳米结构。其中首先选择一些决定形成中的波形纳米结构几何以及对应于纳米结构波幅的生长开始和结束的溅射深度Dm和DF的参数离子能量；离子在硅初始表面的入射角度；硅的温度及氮离子深入硅的深度，所有这些都是基于所述纳米结构的波长。因此，类似的方法采用N2+-Si体系来形成波形纳米结构。已知，在用O2+离子溅射砷化镓(O2+-GaAs体系)时，形成波形纳米结构(KarenA，Nakagawa Y，Hatada M，Okino K，Soeda F，Ishitani A，GaAs和其它III-V半导体被O2诱发的分布状况定量研究波纹形成和因试样转动二次离子产额抑制的STM(扫描隧道显微显)研究-表面和界面分析(surf and Interf Anal1995年，V.23，p.506～513)。该纳米结构有用的性质是有足够高的纵横尺寸比值(即起伏幅度与波长或周期的比)。但是，在O2+-GaAs体系中形成的波形纳米结构的有序度和平面性低下。本专利技术系列中的第一个专利技术技术成果在于显著提高了形成的波形起伏有序度。它是通过如下途径达到采用砷化镓替代N2+离子流溅射的硅(如在类似专利RU 99124768中所描述的)，或换言之，使用N2+-GaAs体系替代N2+-Si体系。因此，用N2+离子流照射砷化镓导致形成具有高自然有序度性质的波形纳米结构。优选地，使用非晶形砷化镓层作为砷化镓。优选地，用磁控溅射砷化镓的方法形成非晶形砷化镓层。优选地，在与GaAs初始表面垂线成55-60角度范围内选择N2+离子入射角。优选地，在6-8KeV范围内选择N2+离子能量。优选地，N2+离子溅射GaAs最高达DF＝1μm深度。优选地，在与N2+离子轰击平面相重合的轰击平面内，用O2+离子束补充溅射在N2+-GaAs体系中已形成的波形纳米结构，以增长波形纳米结构的波幅。优选地，补充溅射时，O2+离子的轰击能量和角度的选择应使N2+-GaAs和O2+-GaAs体系中的波长相重合。优选地，在用O2+离子补充溅射时，应用二次发射信号控制波形纳米结构的波幅增长。优选地，使用二次电子、离子或光子发射信号作为二次发射信号。优选地，仅在二次发射信号饱和的时刻进行用O2+离子的补充照射。已知，在用分子氧的离子流溅射硅(O2+-Si体系)时，也形成波形起伏结构(Vajo J.J.，Doty R.E.，Cirlin E.H.O2+能量、通量、注量对硅上溅射诱发的波纹分布状况生成和成长的影响-真空科学技术杂志(j.Vac.Sci.Technol)A，1996，V.14，No 5，p.2709-2720)。本专利技术的作者利用扫描电子显微镜(SEM)确定，在相应波形起伏的波幅极大增长开始的硅的一定溅射深度Dm，在O2+-Si体系中形成小波幅起伏，与N2+-Si体系相比，其特点是具有提高的有序度或有较长的波长。但是，在O2+-Si体系中进一步用氧离子溅射时，随着波幅的增长，起伏的有序度及其平面性显著变坏。相反，在N2+-Si体系中形成的波形起伏结构的特点是有高的平面度，它会一直保持到等于3DF的溅射深度。第二个专利技术的技术成果还是在于形成的波形起伏结构的有序度提高。它通过如下的途径达到分两个阶段进行硅的溅射。首先，在O2+-Si体系中用O2+离子流形成在溅射深度Dm有高有序度的小波幅波形纳米结构，然后，在N2+-Si体系中，用N2+离子进一步溅射硅，一直到溅射深度DF处的波形纳米结构的波幅饱和。同时，O2+和N2+离子轰击平面相重合，并对离子轰击的能量和角度进行选择以便O2+-Si和N2+-Si体系中波形起伏结构的波长相等。优选地，使用非晶形硅层作为硅。优选地，用二次发射信号控制波形纳米结构的形成。基于N2+-Si体系的研究，本专利技术的作者确定，在其上形成的波形起伏结构的波峰方向，预先定向抛光硅表面将大大提高起伏的定向程度，即它的有序度。第二专利技术的技术成果还在于提高形成的波形起伏结构的有序度。它通过如下的途径达到预先把硅表面定向抛光，在其上形成N2+-Si体系的波形起伏结构，并使波峰的取向与抛光方向一致。优选地，采用由诸如铝、硅和铬的氧化物微粒组成的磨料。已知有这样的装置，它包含具有带孔基体的等离子电极，用来从总等离子体形成离子束基体(K.L.Scott，T.-j.King，M.A.Lieberman，K.-N.Leung“离子束平版印刷技术用的图形发生器和微柱”-J.of Vacuum Sci.and Tech.B，V18(6)，2000，p.3172-3176；K.-N.Leung，H.Y.Lee，V.Ngo，N.Zahir“等离子体形成的离子束投影平版印刷技术系统”专利US 6486480)。该类似装置不足之处是形成的图形最小尺度不合适。已知有在基片表面形成图形的装置(RU 2180885)，该装置包含倾斜带状离子束基体成形器和用于移动基片通过带状离子束用的精密台，成形器是以带有线性孔基体的等离子电极为基础，孔的位置与硅表面上纳米线组所要求的位置一致。这原型机的不足之处是制造带状离子束偏移和聚焦的微系统的复杂性。第四专利技术的技术成果是通过取消带状离子束偏移和聚焦微系统以及在硅表面垂直入射带状离子束形成纳米线组，来简化已知装置的制造。这通过如下途径达到带状离子束基体成形器确保离子束垂直入射到硅表面，这使得这装置接近于类似装置，但是，装置的目的是在硅上形成周期比离子束宽度小得多的有序波形纳米结构，使它区别于用于离子投影光刻的类似装置，即在宽度可与离子束直径相比的抗蚀剂中形成线条。原则上，带状离子束基体与圆形离子束基体不同，并且使基体穿过带状离子束移动用的精密台的移动也有差别。优选地，使带状离子束的宽度在离子能量5KeV时为0.5μm。优选地，使基片的精密台为基片的移动提供如下关系式所确定的速度 V=IL·Y·Aρ·DF·NA·e,]]>式中IL-为带状离子束的线性电流密度，A/cm；Y-为相对1个氮原子算出的溅射率；A-为硅的克分子质量，g；ρ-为硅的密度g/cm3；DF-为有序波形结构形成深度，cm；NA-为阿伏伽德罗数，6.022×1023mole-1e-为电子电荷，1.6×10-19K1。优选地，使基片用的精密台以安装在精密台上试验槽产生的二次电子发射信号所控制的速度移动。已知在半导体生产中有抛光基片用的装置(US 2002/0142704)。已知的这个装置由保证基片在其平面内绕自己的轴转动的夹具，支撑体在基片平面与移动带接触处支座上的连续移动带，保证基片夹具转动的马达，往移动带输送抛光混合物及经支座上的小孔系统提供空气以保证移动带悬浮起来和使基片压力均匀分布在移动带的空气装置组成。第五专利技术的技术成果在于改变了已本文档来自技高网...
【技术保护点】
形成有序波形纳米结构的方法，其包含用均匀分子氮离子Ｎ↓［２］↑［＋］流溅射半导体材料，直到在材料表面形成波峰方向垂直于离子入射平面的周期性波形纳米结构，该方法的特征在于：使用砷化镓作为半导体材料，在用氮离子Ｎ↓［２］↑［＋］溅射后用氧离子Ｏ↓［２］↑［＋］流对已形成的波形纳米结构进行补充溅射，同时，氧离子入射平面与氮离子入射平面相重合，并选择离子入射的能量和角度以便使在用氮和氧离子单独照射时波形纳米结构的波长重合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：VK斯米尔诺夫，DS吉巴洛夫，
申请(专利权)人：沃斯泰克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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