一種氮化鎵基器件的濕法腐蝕方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種氮化鎵基器件的濕法腐蝕方法，其步驟包括：在氮化鎵基器件表面淀積保護(hù)層；在保護(hù)層上涂敷光刻膠，并對(duì)待腐蝕區(qū)域進(jìn)行光刻；刻蝕待腐蝕區(qū)域的保護(hù)層；去除剩余光刻膠；對(duì)氮化鎵基器件在高溫條件下進(jìn)行氧化處理；將氧化處理后的氮化鎵基器件置于腐蝕性溶液中進(jìn)行腐蝕。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)可制得槽底平整、臺(tái)階邊緣光滑的腐蝕槽，并能有效減少對(duì)器件造成的損傷，適用于氮化鎵基器件的隔離工藝以及其它腐蝕工藝。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于微電子
，涉及半導(dǎo)體器件的刻蝕技術(shù)，具體涉及ー種氮化鎵基器件的濕法腐蝕方法。
技術(shù)介紹
以AlGaN/GaN為材料基礎(chǔ)的器件統(tǒng) 稱(chēng)為氮化鎵基器件，例如AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管(heterostructure field effect transistors, HFET),異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(heterostructure bipolar transistor, HBT)等。氮化鎵基器件具有工作溫度高、擊穿場(chǎng)強(qiáng)大、截止頻率高、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)微波大功率領(lǐng)域的首選，更成為近十多年來(lái)微波功率器件領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。不同于傳統(tǒng)Si器件系統(tǒng)，GaN基材料的化學(xué)和物理性質(zhì)都非常穩(wěn)定，以至于當(dāng)前其刻蝕エ藝主要是以離子刻蝕為主的干法刻蝕エ藝，但這種エ藝會(huì)不可避免地給GaN基器件造成損傷，使器件性能下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供，可制得槽底平整、臺(tái)階邊緣光滑的腐蝕槽，井能有效減少對(duì)器件造成的損傷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用如下技術(shù)方案，其步驟包括I)在氮化鎵基器件表面淀積保護(hù)層2)在所述保護(hù)層上涂敷光刻膠，井光刻腐蝕圖形；3)刻蝕待腐蝕區(qū)域的保護(hù)層；4)去除剩余光刻膠；5)對(duì)氮化鎵基器件在高溫條件下進(jìn)行氧化處理；6)將氧化處理后的氮化鎵基器件置于腐蝕性溶液中進(jìn)行腐蝕。進(jìn)ー步地，所述氮化鎵基器件包括AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)器件、LED器件等基于氮化鎵材料特性的半導(dǎo)體器件。進(jìn)ー步地，所述保護(hù)層可以采用SiO2或SiN等材料。進(jìn)ー步地,所述刻蝕的方法包括但不限于1) RIE (反應(yīng)離子刻蝕，Reactive IonEtching)處理；2) BOE (Buffer Oxide Etch,緩沖蝕刻液)溶液浸泡處理。進(jìn)一步地，所述淀積的方法包括但不限于PECVD (Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition,等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)、低壓化學(xué)氣相沉積、光學(xué)薄膜沉積；優(yōu)選采用PECVD方法。進(jìn)ー步地，所述光刻膠可以采用AZ5214等材質(zhì)；所述光刻采用接觸式光刻等方式。進(jìn)ー步地，通過(guò)氧化爐進(jìn)行所述氧化處理，溫度設(shè)定為600-900°C，時(shí)間為30min-10h。可以根據(jù)所要腐蝕的槽深和應(yīng)用，對(duì)氧化處理的溫度和時(shí)間做相應(yīng)的修改。進(jìn)ー步地，所述腐蝕性溶液可以是堿性溶液，也可以是酸性溶液，包括但不限于a)氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉溶液其質(zhì)量濃度為15%_25%，其溫度為50°C _100°C，腐蝕時(shí)間為5-60分鐘；b)強(qiáng)酸類(lèi)溶液，如稀硝酸、稀鹽酸、氫氟酸和稀硫酸等其質(zhì)量濃度為實(shí)驗(yàn)室常用濃度，其溫度為50°C _100°C，腐蝕時(shí)間為5-60分鐘。本專(zhuān)利技術(shù)的氮化鎵基器件的濕法腐 蝕方法，對(duì)于氮化鎵基材料，可得到大于150nm的深槽，其槽底平整，臺(tái)階邊緣光滑，可有效地避免以離子刻蝕為主的干法刻蝕エ藝給器件造成的損傷。本專(zhuān)利技術(shù)方法可以應(yīng)用于氮化鎵基器件的隔離エ藝，也可應(yīng)用于氮化鎵基材料的其它腐蝕エ藝，如增強(qiáng)型器件柵槽的腐蝕等。附圖說(shuō)明圖I是本專(zhuān)利技術(shù)的氮化鎵基器件的濕法腐蝕方法的步驟流程圖。圖2為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的隔離槽臺(tái)階高度的原子力顯微鏡圖像。圖3為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的隔離槽槽底形貌的原子力顯微鏡圖像。圖4為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的隔離槽三維結(jié)構(gòu)的原子力顯微鏡圖像。具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例并配合附圖，對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做詳細(xì)的說(shuō)明。本專(zhuān)利技術(shù)對(duì)氮化鎵基器件進(jìn)行濕法腐蝕的原理是首先在高溫條件下進(jìn)行氧化處理；然后浸泡于恒溫的堿性溶液中進(jìn)行腐蝕。GaN材料在高溫下(一般為600°C以上)，會(huì)被氧化，形成Ga的氧化物，N元素則以N2的形式離開(kāi)。而Ga的氧化物為兩性氧化物，在一定溫度下會(huì)溶于強(qiáng)堿或者強(qiáng)酸溶液，從而留下腐蝕槽結(jié)構(gòu)。圖I是本實(shí)施例的氮化鎵基器件的濕法腐蝕方法的步驟流程圖。下面以AlGaN/GaN HMET的隔離エ藝為例，對(duì)該方法進(jìn)行具體說(shuō)明。該隔離槽的制備步驟包括I)在GaN基器件表面采用PECVD方法制備厚度為500nm的SiO2保護(hù)層。該步驟制備SiO2層的目的是保護(hù)非隔離槽區(qū)域，即器件區(qū)域在高溫氧氣環(huán)境下不被氧化和損壞。2)在所述SiO2層上涂敷光刻膠，井光刻腐蝕圖形。本實(shí)施例采用的版圖是隔離結(jié)構(gòu)版圖，采用的光刻膠是AZ5214 ;采用接觸式光刻方法進(jìn)行光刻。3)刻蝕待腐蝕區(qū)域的SiO2保護(hù)層。該步驟的目的是刻蝕掉待腐蝕區(qū)域的SiO2保護(hù)層，使隔離槽區(qū)域裸露出來(lái)，便于后續(xù)的氧化，而非腐蝕區(qū)域的SiO2保護(hù)層由于有光刻膠的保護(hù)，不會(huì)被刻蝕掉。該步驟采用RIE (反應(yīng)離子刻蝕)方法進(jìn)行刻蝕。4)除去剩余光刻膠。采用有機(jī)清洗的方法去除光刻膠，溶劑為丙酮等有機(jī)溶剤。5)將步驟4)所得氮化鎵基器件放于純氧氣環(huán)境下的氧化爐中進(jìn)行氧化處理。前四步的目的是在樣片氧化前，將不需要氧化的區(qū)域用SiO2保護(hù)層保護(hù)起來(lái)，需要氧化的區(qū)域裸露出來(lái)，在該步驟中進(jìn)行氧化。氧化的溫度設(shè)定為900°C，時(shí)間為9個(gè)小吋。6)將氧化處理后的氮化鎵基器件浸泡于氫氧化鉀溶液進(jìn)行腐蝕，取出后即制得隔WW肉7I曰o該步驟中，氫氧化鉀溶液的溫度恒定為70°C ;其中飽和氫氧化鉀溶液和水的比例為1:4，換算成質(zhì)量濃度為19. 7% ;腐蝕時(shí)間為30分鐘。圖2、3和4為采用原子力顯微鏡(AFM)對(duì)上述 實(shí)施例所得隔離槽進(jìn)行檢測(cè)所得的圖像，其中圖2為為隔離槽的臺(tái)階高度圖像；圖3隔離槽的槽底形貌圖像；圖4為隔離槽的三維結(jié)構(gòu)圖像。可以看出，該濕法腐蝕方法制備的隔離溝道(隔離槽)，其臺(tái)階高度約為150nm，如圖2右上角所示；其溝道底部平整，平均粗糙度Ra為10. 7nm ;并且臺(tái)階邊緣整齊光滑。上述實(shí)施例中，所述氮化鎵基器件可以是AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)器件、LED器件等基于氮化鎵材料特性的半導(dǎo)體器件。上述實(shí)施例中，所述保護(hù)層除采用SiO2タ卜，還可以采用SiN等材料。上述實(shí)施例中，步驟3)除采用RIE方法進(jìn)行刻蝕外，還可以采用BOE (BufferOxide Etch，緩沖蝕刻液)等溶液進(jìn)行浸泡處理，完成刻蝕。上述實(shí)施例中，所述淀積除采用PECVD方法外，還可以采用低壓化學(xué)氣相沉積、光學(xué)薄膜沉積等方法。上述實(shí)施例中，通過(guò)氧化爐進(jìn)行氧化處理時(shí)，溫度可在600-900°C范圍內(nèi)調(diào)整，時(shí)間為30min-10h。可以根據(jù)所要腐蝕的槽深和應(yīng)用，對(duì)氧化處理的溫度和時(shí)間做相應(yīng)的修改。上述實(shí)施例中，步驟6)可以采用堿性溶液進(jìn)行腐蝕，也可以是酸性溶液，包括但不限于a)氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉溶液其質(zhì)量濃度為15%_25%，其溫度為50°C _100°C，腐蝕時(shí)間為5-60分鐘；b)強(qiáng)酸類(lèi)溶液，如稀硝酸、稀鹽酸、氫氟酸和稀硫酸等其質(zhì)量濃度為實(shí)驗(yàn)室常用濃度，其溫度為50°C _100°C，腐蝕時(shí)間為5-60分鐘。以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本專(zhuān)利技術(shù)的精神和范圍，本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所述為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.，其步驟包括 1)在氮化鎵基器件表面淀積保護(hù)層 2)在所述保護(hù)層上涂敷光刻膠，并光刻腐蝕圖形； 3)刻蝕待腐蝕區(qū)域的保護(hù)層； 4)去除剩余光刻膠； 5)對(duì)氮化鎵基器件在高溫條件下進(jìn)行氧化處理； 6)將氧化處理后的氮化鎵基器件置于腐蝕性溶液中進(jìn)行腐蝕。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氮化鎵基器件的濕法腐蝕方法，其步驟包括：1）在氮化鎵基器件表面淀積保護(hù)層：2）在所述保護(hù)層上涂敷光刻膠，并光刻腐蝕圖形；3）刻蝕待腐蝕區(qū)域的保護(hù)層；4）去除剩余光刻膠；5）對(duì)氮化鎵基器件在高溫條件下進(jìn)行氧化處理；6）將氧化處理后的氮化鎵基器件置于腐蝕性溶液中進(jìn)行腐蝕。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡金寶，王金延，劉洋，徐哲，王茂俊，于民，解冰，吳文剛，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：