摘要

FeCl3·6h2o用于單晶氧化鋅薄膜的濕法蝕刻。該方法對(duì)抑制用酸蝕刻氧化鋅薄膜時(shí)通常觀察到的“W”形蝕刻輪廓有很大的影響。通過(guò)觸控筆輪廓儀和掃描電子顯微鏡證實(shí)，在廣泛的蝕刻速率下獲得了“U”形輪廓和光滑的表面形態(tài)。由x射線光電子光譜檢測(cè)到的鐵沉積被推測(cè)是形成合適的溶液水力學(xué)參數(shù)的原因。超聲處理容易去除沉積層，使過(guò)程易于控制。這些結(jié)果表明，該方法在處理氧化鋅基光電器件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

介紹

各種蝕刻劑，如鹽酸、硝酸、磷酸或磷酸/醋酸/ H2O已被用于濕法化學(xué)蝕刻氧化鋅]。在他們的研究中，一種特殊的酸被用作蝕刻劑。其機(jī)理是氧化鋅在酸性溶液中的反應(yīng)產(chǎn)生溶解在水中的鋅鹽，從而形成蝕刻圖案。然而，在酸蝕刻工藝中觀察到的“W”形蝕刻輪廓使器件具有開(kāi)路，這阻礙了酸蝕刻劑在氧化鋅器件制造中的實(shí)際應(yīng)用。到目前為止，還沒(méi)有進(jìn)行全面的研究來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

在本研究中，一種新的蝕刻劑，氯化鐵6H2O，被用于氧化鋅蝕刻過(guò)程。在較寬的刻蝕速率范圍內(nèi)，容易獲得“U”形刻蝕輪廓和光滑的刻蝕表面形貌。這種蝕刻效果源于蝕刻過(guò)程中產(chǎn)生的鐵沉積，鐵沉積在形成合適的溶液流體力學(xué)參數(shù)中起著關(guān)鍵作用。經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期的超聲波處理，沉積物可以完全去除。這種方法有望用于制備氧化鋅基器件。

實(shí)驗(yàn)

FeCl3·6h2o是一種典型的酸性水鹽，在氧化鎂晶體蝕刻中報(bào)道，用于蝕刻這些有圖案的氧化鋅樣品。0.8mmolFeCl3.6h2o在室溫下溶解在100mL的水中。將氧化鋅薄膜在酸性鹽溶液中持續(xù)攪拌，蝕刻1min。為了進(jìn)行比較，鹽酸（鹽酸）也被用作蝕刻劑。制備0.4%的鹽酸溶液，蝕刻氧化鋅薄膜。去除掩模后，使用掃描電子顯微鏡(SEM)(XL30S-FEG，F(xiàn)EI)以5.00kV的加速電壓檢測(cè)表面形態(tài)。用x射線光電子光譜(XPS)測(cè)量了表面的化學(xué)計(jì)量學(xué)。XPS光譜儀包括一個(gè)半球形分析儀(VG-MARKII)。其背景壓大于1.0×10?10Torr。這里研究的所有光譜都通過(guò)細(xì)化c1s核心水平進(jìn)行了校正。

結(jié)果和討論

圖中。1(a)顯示了使用鹽酸（鹽酸）作為蝕刻劑的氧化鋅薄膜的典型蝕刻輪廓。觀察到一個(gè)“W”的蝕刻輪廓，這是由于掩模邊緣附近的蝕刻速率比中心附近的要快。這種“W”形的輪廓也被觀察到以前的。這種蝕刻輪廓將降低設(shè)備的性能。例如，如果LED結(jié)構(gòu)中有“W”形蝕刻輪廓，則n型區(qū)域和p型區(qū)域之間會(huì)發(fā)生斷開(kāi)，如圖所示。1(b)，其中顯示了一個(gè)具有“W”形蝕刻輪廓的LED結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖中。2表示蝕刻速率與FeCl3.6h2o濃度的函數(shù)。在較寬的蝕刻劑濃度范圍下，蝕刻速率幾乎呈線性行為，斜率約為32nm/minmM。應(yīng)該注意的是，蝕刻速率是從分析儀的數(shù)據(jù)中測(cè)量出來(lái)的。考慮到氯化鐵溶液不與光刻膠S9918發(fā)生反應(yīng)我們的許多實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，僅僅通過(guò)測(cè)量從光刻抗蝕劑表面到蝕刻表面的總深度和光刻抗蝕劑的厚度來(lái)確定蝕刻深度是合理的。

用XPS證實(shí)了鐵化合物在蝕刻的氧化鋅表面的沉積。圖中。3為能量分辨率為1.0eV的XPS光譜。該光譜是從去除掩膜后的蝕刻氧化鋅膜表面獲得的。我們可以在fe2p核心水平位置觀察到一個(gè)弱峰，但Cl沒(méi)有出現(xiàn)峰。所以一些氫氧化鐵沉積物確實(shí)覆蓋在表面，但數(shù)量很少。這些沉積物可以在三次5分鐘超聲清洗后清除，XPS譜證實(shí)，如圖所示。4，其中沒(méi)有觀察到fe2p的信號(hào)。在此處理后，這些樣品可以獲得低電阻的歐姆接觸。

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圖中。 4.fe2p峰的XPS光譜。(a)從蝕刻樣品中測(cè)量曲線(b)和5min超聲處理后樣品的曲線(b)。

結(jié)論

我們發(fā)現(xiàn)了氧化鋅單晶薄膜的實(shí)際蝕刻過(guò)程，在FeCl3·6h2o溶液中蝕刻，然后進(jìn)行多次超聲波清洗。利用該方法，很容易得到“U”型蝕刻輪廓。蝕刻的氧化鋅樣品在不同的蝕刻速率下表面形態(tài)非常光滑。該方法對(duì)電學(xué)性能沒(méi)有顯著影響，具有氧化鋅基器件的制備前景。

審核編輯：符乾江