激光诱导腐蚀实验应用到红外热像仪

   激光诱导液相腐蚀新方法-电极腐蚀法.电极腐蚀法是指进行激光化学液相腐蚀时,在腐蚀溶液中添加电极,以吸引反应中间离子脱离基片表面,实现腐蚀的持续稳定进行.理论分析和实验结果都表明,电极腐蚀法可以有效地加快激光腐蚀的进程;吸附在基片表面的离子在电极作用下,快速迁移出基片表面,保证了基片表面腐蚀溶液构成的稳定,进而得到更加均匀的腐蚀表面;利用电流随腐蚀速率变化而变化的特点,使腐蚀速率和深度的直接监控转变为对腐蚀电流的间接控制,简化腐蚀控制方法.基于以上优点,电极腐蚀法可以克服现有激光腐蚀方法的诸多弊端,改善激光腐蚀性能,在特殊结构光电器件的制作和半导体的微细加工中具有广阔的应用半导体的激光诱导液相腐蚀与普通化学腐蚀相比,可以有效地消除晶体取向影响,制作出更加多样化的腐蚀图形;与激光诱导气相腐蚀相比,其工艺条件更加容易实现,操作更加简单;与干法离子刻蚀相比,对基片无离子损伤,过度腐蚀容易控制,成本低。正因如此,激光腐蚀技术逐渐成为国内外学者研究的热点之一。

   因影响半导体激光诱导液相腐蚀效果的因素很多,要得到理想的腐蚀图样以及监控腐蚀进程有着很大的技术难度,至今没有得到有效解决。本文的工作就是围绕半导体GaAs基片的激光化学诱导液相腐蚀技术开展的,

   主要的研究结果和创新之处如下:

   1)提出了激光诱导液相抗蚀膜掩蔽法和电极腐蚀法抗蚀膜掩蔽法是指在基片表面不需要腐蚀的区域用抗蚀膜覆盖,激光照射在无抗蚀膜区域,对基片进行腐蚀。电极腐蚀法是指在激光腐蚀的过程中,通过外加电压在溶液中形成腐蚀电流,促使中间离子产物脱离基片表面,使腐蚀持续稳定进行。理论分析和实验结果都表明,以上两种方法均可以在简化工艺条件的基础上得到更好的腐蚀效果,有效地缩短激光腐蚀时间,得到更加均匀的腐蚀表面。

   2)提出了激光化学诱导液相次序选择腐蚀法该方法适用于腐蚀液为混合溶剂的情况,例如,H2SO4-H2O2对GaAs基片进行腐蚀时,先采用H2O2对基片进行氧化腐蚀处理,再利用H2SO4进行激光化学腐蚀。理论分析和实验结果都表明,次序选择腐蚀法可以有效地提高腐蚀表面的均匀性;因先对基片进行化学腐蚀处理,大大缩短了激光化学腐蚀的时间;使溶剂先后分别作用于基片,可以提高激光化学腐蚀溶剂配比的精度容差,使激光化学腐蚀控制和分析更加简单。

    3)提出了利用溶液腐蚀电流对激光化学腐蚀进程进行监测研究了试剂本身及其对半导体材料的腐蚀在激光环境中的回路电流变化,腐蚀表面均匀性和腐蚀电流变化速率的内在关系,腐蚀液浓度改变引起的腐蚀电流变化规律,以及电极距离改变时腐蚀电流变化的特点。

    4)提出了利用红外热图像实现对半导体激光化学腐蚀进程的实时监控利用红外热像仪对腐蚀进程进行图像采集,提取温度灰度值作为表征参数,有效地描述了溶剂自身温度分布的变化、基片表面的温度分布、表面腐蚀的不均。

   激光在化学中的应用举不胜举，以上只是激光在化学中的一些成功的应用，激光在化学上应用面极为广泛，并已产生了巨大的经济效益。借助于一步或多步选择性激发可诱发各种光化学过程，包括使激发分子产生化学成分变化，光致聚合，光致化学键断裂、光致离解，光致同分异构化等。这些实验研究成果已在化学转换，药品制造，化学样品提纯等方面显示出巨大的应用前景。人们还借助于对激光光谱分析迅速而灵敏这一特征来控制化学反应，使化学反应的方向向人们所期望的方向进行。激光化学所带来的经济效益也是相当可观的的，我相信我国科研还会在这方面下更多的的研究去开发挖掘新型创作，而且会取得更多的效益

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