氮化镓器件台面的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓器件台面的制作方法，包括：在GaN外延层的第一表面设置掩模；利用所述掩模对GaN外延层的第一表面进行离子注入，并在GaN外延层内形成高掺区；采用电化学腐蚀方法，对所述的高掺区进行腐蚀，并在高掺区内形成隔离槽，该隔离槽将所述的GaN外延层分隔成多个台面。本发明专利技术避开了传统的干法刻蚀工艺，采用离子注入加电化学腐蚀，制备出的台面可以避免侧壁损伤引入和侧壁悬挂键的产生，减少侧壁非辐射复合中心和降低反向漏电流，从而提高器件性能。而提高器件性能。而提高器件性能。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓器件台面的制作方法


[0001]本专利技术是关于半导体器件制作领域，特别是关于一种氮化镓器件台面的制作方法。

技术介绍

[0002]继第一代和第二代半导体后，被称为第三代宽禁带半导体材料的氮化镓(GaN)基半导体材料，因为具有宽的禁带宽度、高的热导率、大的击穿电场、高电子迁移率的优点，逐渐进入大众的视野，在半导体照明，激光显示，雷达，卫星，智能电网、智能汽车等领域有着广泛的应用。
[0003]离子注入是将具有一定能量的离子注入到GaN材料中，可以精准地控制离子注入面积及深度，引起GaN材料的晶格、表面成分、结构和性能发生变化。而离子注入虽然能做到器件隔离，但它是平面工艺，无法露出台面。
[0004]在氮化镓器件制备的过程中，台面刻蚀(腐蚀)是一个必要的工艺环节。目前主要是利用ICP、IBE或RIE等设备干法刻蚀氮化镓外延层，进行台面刻蚀的工艺。干法刻蚀的缺点是：侧壁刻蚀损伤，产生侧壁悬挂键，引入深能级缺陷，器件外量子效率降低。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种氮化镓器件台面的制作方法，其能够克服现有技术中无法制作出台面以及台面侧壁产生损伤的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种氮化镓器件台面的制作方法，包括：
[0008]在GaN外延层的第一表面设置掩模；
[0009]利用所述掩模对GaN外延层的第一表面进行离子注入，并在GaN外延层内形成高掺区；
[0010]采用电化学腐蚀方法，对所述的高掺区进行腐蚀，并在高掺区内形成隔离槽，该隔离槽将所述的GaN外延层分隔成多个台面。
[0011]在本专利技术的一个或多个实施方式中，对所述的高掺区进行腐蚀的方法中，沿GaN外延层厚度方向的腐蚀速度远大于沿GaN外延层所在平面方向的腐蚀速度。
[0012]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述GaN外延层包括依次形成的n
‑
GaN层、有源区和p
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GaN层，
[0013]所述的第一表面为所述p
‑
GaN层的表面。
[0014]在本专利技术的一个或多个实施方式中，利用所述掩模对GaN外延层的第一表面进行离子注入的方法包括：
[0015]离子注入的材料依次穿透p
‑
GaN层和有源区，并进入n
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GaN层的一定深度。
[0016]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述n
‑
GaN层为掺杂Si的GaN，n
‑
GaN层的厚度
为300nm
‑
800nm。
[0017]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述p
‑
GaN层为掺杂Mg的GaN，p
‑
GaN层的厚度为50nm
‑
300nm。
[0018]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述有源区为InGaN量子点，有源区的厚度为80nm
‑
120nm。
[0019]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述的掩模的材质选自光刻胶、二氧化硅、氮化硅、金属中的任意一种。
[0020]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述氮化镓器件选自VCSEL、SLD、LED器件中的任意一种。
[0021]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述离子注入的材料选自硅离子、氢离子、氦离子、氮离子、氟离子中的任意一种。
[0022]与现有技术相比，本专利技术避开了传统的干法刻蚀工艺，采用离子注入加电化学腐蚀，制备出的台面可以避免侧壁损伤引入和侧壁悬挂键的产生，减少侧壁非辐射复合中心和降低反向漏电流，从而提高器件性能。
附图说明
[0023]图1是根据本专利技术一实施方式中氮化镓器件台面制作的流程示意图；
[0024]图2a
‑
图2d是根据本专利技术一实施方式中氮化镓器件台面制作的中间结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0026]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0027]参图1所示，根据本专利技术优选实施方式的一种氮化镓器件台面的制作方法，包括如下的制作步骤。
[0028]步骤s01，参图2a所示，提供一衬底10，在衬底10上依次外延生长GaN缓冲层20、n
‑
GaN层30、有源区40和p
‑
GaN层50。
[0029]衬底10的材质选自蓝宝石、氮化镓、碳化硅和硅中的一种。
[0030]一实施例中，有源区40采取InGaN量子点。
[0031]一实施例中，GaN缓冲层20的厚度为500nm；n
‑
GaN层30为掺杂Si的GaN，其厚度为300nm
‑
800nm，优选为400nm；有源区40的厚度为80nm
‑
120nm，优选为100nm；p
‑
GaN层50为掺杂Mg的GaN，厚度为50nm
‑
300nm，优选为100nm。
[0032]n
‑
GaN层厚度过小，一方面会导致电流拥挤，横向电阻增大，另一方面不利于腐蚀深度的控制；厚度过大，会增大体电阻，并造成外延材料的浪费。
[0033]p
‑
GaN层厚度过大，会增加串联电阻，并降低器件的出光效率；厚度过小，不利于电极欧姆接触的制备。
[0034]步骤s02，参图2b所示，在p
‑
GaN层50的表面设置掩模60。掩模60通过图形化暴露出
拟形成凹槽的区域，该凹槽可以将外延层分隔成多个台面。
[0035]掩模60的材质选自光刻胶、二氧化硅、氮化硅、金属中的任意一种。
[0036]一具体实施例中，将光刻胶均匀涂覆在p
‑
GaN层50的表面，然后利用光刻、显影，将所需要的台面光刻胶图形保留下来，从而形成掩模60。
[0037]步骤s03，参图2c所示，利用所述掩模60对p
‑
GaN层50的表面进行离子注入，并在GaN外延层内形成高掺区70。
[0038]本实施例中，利用离子注入机，往光刻胶覆盖的以外区域均匀注入离子，精确控制注入面积和深度，停留在n
‑
GaN层30上，形成高掺区70。离子注入的材料选自硅离子、氢离子、氦离子、氮离子、氟离子中的任意一种。
[0039]步骤s04，参图2d所示，采用电化学腐蚀方法，对所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓器件台面的制作方法，其特征在于，包括：在GaN外延层的第一表面设置掩模；利用所述掩模对GaN外延层的第一表面进行离子注入，并在GaN外延层内形成高掺区；采用电化学腐蚀方法，对所述的高掺区进行腐蚀，并在高掺区内形成隔离槽，该隔离槽将所述的GaN外延层分隔成多个台面。2.如权利要求1所述的氮化镓器件台面的制作方法，其特征在于，对所述的高掺区进行腐蚀的方法中，沿GaN外延层厚度方向的腐蚀速度大于沿GaN外延层所在平面方向的腐蚀速度。3.如权利要求1所述的氮化镓器件台面的制作方法，其特征在于，所述GaN外延层包括依次形成的n
‑
GaN层、有源区和p
‑
GaN层，所述的第一表面为所述p
‑
GaN层的表面。4.如权利要求3所述的氮化镓器件台面的制作方法，其特征在于，利用所述掩模对GaN外延层的第一表面进行离子注入的方法包括：离子注入的材料依次穿透p
‑
GaN层和有源区，并进入n
‑
GaN层的一定深度。5.如权利要求3所述的氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，陆书龙，杨文献，顾颖，邱海兵，张雪，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：