[发明专利]用于制造光子装置的元件的系统和方法

摘要

本公开提供了通过使用连续金属网和在呈连续流的空气和蚀刻剂的存在下进行蚀刻而在半导体基底中制造作为光子装置的元件的高纵横比图案的方法。在一种方法中，涉及形成稳定的金属‑半导体合金的稳定催化剂允许即使在非常低的氧化剂浓度(例如存在于空气中的氧化剂物质)的条件下也在垂直方向上蚀刻基底而无需任何外部偏压或磁场，从而在半导体基底中实现非常高的纵横比结构。半导体基底上的金属层与空气中包含的氧化剂反应，并通过蚀刻剂催化半导体蚀刻。在一种方法中，通过使经水稀释的HF溶液蒸发来供应蚀刻剂。在金属层附近呈连续流的空气允许在金属层附近保持恒定的氧化剂浓度。这有利于反应物物质和蚀刻副产物的传质，因此该过程可以长时间持续以形成非常高的纵横比结构。一旦形成经蚀刻的半导体结构，连续的空气流支持反应物物质扩散通过经蚀刻的半导体结构，从而保持高纵横比结构的均匀蚀刻速率。连续的空气流支持反应副产物的扩散，从而避免抑制蚀刻反应。用这种方法可以获得具有约10000:1的纵横比的结构。该方法具有优异的纳米尺度上的图案转移能力。由于氧化剂可以通过普通空气提供，因此该系统具有特别的实施优势，因为它不需要对危险和易燃气体(例如O2气体)或不稳定化学品(例如H2O2)进行任何处理。