光子晶体工艺流程 - 图文

光子晶体工艺流程

一、主体说明

本次研究的主要任务是利用硅片制作出多孔硅光子晶体，研究主要内容是多孔硅的特点和制备方法，实验装置主要采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅。

本次光子晶体的主体制备方案是先用低压化学气相淀积工艺在Si衬底上生成一层Si3N4薄膜，通过光刻工艺将六边形格子复印到Si3N4层上，然后以Si3N4薄膜作掩蔽层，用25%的TMAOH（氢氧化四甲基铵）溶液腐蚀出促进电化学反应的起始核，最后在5%HF和酒精混合溶液中腐蚀正方形排列的Si孔。研究表明，这种Si基光子晶体的方向禁带的中心位置在1250cm-1,带宽为300 cm-1。

二、流程图及流程描述

2.1、主工艺流程

在本次设计中，光子晶体的整体工艺流程图如图1所示：

选择硅片并清洗利用LPCVD技术在硅表面制备Si3N4薄膜光刻电化学腐蚀清洗图1 光子晶体工艺主流程图

2.2、工艺中衍生的子流程

2.2.1、硅片清洗流程图

Si在70%的丙酮和30%的乙醇混合液中浸泡6~7h以上同混合液一起用超声波清洗5 min置于丙酮中用超声波清洗5 min置于乙醇中用超声波清洗5 min置于浓硫酸与少量去离子水的混合液中煮沸5 min用I号洗液（V(NH4OH):V(H2O2):V(DI)=1:2:5）水浴加热至75℃煮10~15 min，冷去离子水冲净用Ⅱ号洗液(V(HCl):V(H2O:V(DI)=1:2:5)水浴加热至75℃煮10~15 min，热去离子水冲净A

A用干净的高压N2吹去水膜后，100℃左右烘30 min以除去表面残留的水分置于培养皿中存放于干燥塔内备用清洗结束图2 硅片标准清洗流程图

在光子晶体的制备过程中，根据材料的性能要求以及成本的考虑，我们选择硅片作为工艺的原材料，这主要是因为大孔硅是制备二维光子晶体的一种理想材料，这种成熟的Si工艺可以保证得到准确的结构形状和非常大的纵横比（腐蚀孔的深度和半径之比）。为了光子晶体制备过程的顺利进行，对硅片的清洗是本工艺的重中之重，其标准清洗流程图如图2所示：

在工艺生产中，如果衬底被污染，将会影响生长薄膜的质量和性能，所以在制备前必须用硫酸、丙酮、甲醇、过氧化氢及氢氟酸等化学试剂，按照一定比例配合成的溶液来清洗掉衬底上的微尘颗粒、有机残余物和无机残余物等杂质，以确保衬底的洁净度。

2.2.2、生成氮化硅薄膜工艺流程

在光子晶体的工艺流程中，利用LPCVD技术在硅表面生产氮化硅薄膜也是必不可少的一步，其工艺流程如图3所示：

硅片清洗烘干装片抽真空检漏加热炉升温调压通源淀积充氮取片检验图3 LPCVD制备氮化硅薄膜