[发明专利]用于制造光子装置的元件的系统和方法

权利要求书

1.一种通过气相中的金属辅助化学蚀刻制造光子装置的元件的方法，包括以下步骤：

(a)提供半导体基底和其上的图案化金属层；

(b)将所述半导体基底和其上的所述图案化金属层暴露于气相的反应物，其中所述反应物包含氧化剂气体和蚀刻剂气体，其中所述氧化剂气体包含空气以及其中所述蚀刻剂气体包含氢氟酸，以及其中所述反应物以连续流或脉冲流供应至所述半导体基底和其上的所述图案化金属层，其中所述氧化剂气体中的氧气的浓度通过H₂O₂在铂表面上分解而局部增加，所述铂表面为浸入在包含H₂O₂的液体溶液中的包含铂的固体件，其中液相的H₂O₂在所述铂表面上的分解产生气相的O₂，其中所述液体溶液置于容器中并且液体不与所述半导体基底和其上的所述图案化金属接触。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻剂包含从含有经水稀释的HF的液体溶液中蒸发的蒸气相的HF。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述半导体基底包含选自以下的半导体：Si、Ge、或含有来自元素周期表中III族和V族的元素的合金，以及其中所述最末的金属层包含选自以下中的金属：Au、Ag、Pt、Pd、Cu、Ni、Rh。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在暴露于所述氧化剂气体和所述蚀刻剂期间，将所述半导体基底和其上的所述金属图案化层加热到30℃至90℃范围的温度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其在选自氮气、氩气、和氦气的惰性气体的存在下进行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其在选自异丙醇、甲醇、乙醇的醇的存在下进行。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述蚀刻剂气体通过专用气体管线供应至封闭的蚀刻室。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述图案化金属层包括连续的网状图案，以及其中经蚀刻的半导体结构包括纵横比为至少10:1的纳米线阵列。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述图案化金属层包括具有周期性特征的X射线衍射光栅图案，以及其中所述经蚀刻的半导体结构包括具有周期性特征的X射线衍射光栅。

10.一种通过利用液相或气相的反应物的金属辅助化学蚀刻制造光子装置的元件的方法，包括半导体基底和其上的图案化金属层，其中所述半导体基底和其上的所述图案化金属层包括以下步骤：

(a)在所述半导体基底上形成半导体氧化物；

(b)在所述图案化金属层中形成复数个不同的金属层，其中第一金属层与所述基底的所述半导体氧化物接触，最末的金属层与蚀刻反应物接触，其中所述第一金属层包含形成稳定的金属-半导体合金的金属，其中所述金属-半导体合金包含选自以下的化合物：选自含有Pt、Pd、Cu、Ni和Rh的组中的一种或更多种金属的硅化物和锗化物；

(c)对所述基底和其上的所述金属层进行加热以同时实现所述金属-半导体合金的形成和金属反润湿，其中所述金属反润湿包括形成具有特征的互连金属图案，其中所述互连金属图案的所述特征包括所述金属层中的孔，其中所述孔的特征尺寸为至少1nm。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体基底包含选自以下的半导体：Si、Ge、或含有来自元素周期表中的III族和V族的元素的合金，以及其中所述最末的金属层包含选自以下的金属：Au、Ag、Pt、Pd、Cu、Ni、Rh。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述反应物气体包括空气。