一种氮化镓基器件的湿法腐蚀方法技术

本发明专利技术提供一种氮化镓基器件的湿法腐蚀方法，其步骤包括：在氮化镓基器件表面淀积保护层；在保护层上涂敷光刻胶，并对待腐蚀区域进行光刻；刻蚀待腐蚀区域的保护层；去除剩余光刻胶；对氮化镓基器件在高温条件下进行氧化处理；将氧化处理后的氮化镓基器件置于腐蚀性溶液中进行腐蚀。本发明专利技术可制得槽底平整、台阶边缘光滑的腐蚀槽，并能有效减少对器件造成的损伤，适用于氮化镓基器件的隔离工艺以及其它腐蚀工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，涉及半导体器件的刻蚀技术，具体涉及ー种氮化镓基器件的湿法腐蚀方法。
技术介绍
以AlGaN/GaN为材料基础的器件统 称为氮化镓基器件，例如AlGaN/GaN异质结场效应管(heterostructure field effect transistors, HFET),异质结双极晶体管(heterostructure bipolar transistor, HBT)等。氮化镓基器件具有工作温度高、击穿场強大、截止频率高、功率密度大等优点，是未来微波大功率领域的首选，更成为近十多年来微波功率器件领域的研究重点。不同于传统Si器件系统，GaN基材料的化学和物理性质都非常稳定，以至于当前其刻蚀エ艺主要是以离子刻蚀为主的干法刻蚀エ艺，但这种エ艺会不可避免地给GaN基器件造成损伤，使器件性能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，可制得槽底平整、台阶边缘光滑的腐蚀槽，井能有效减少对器件造成的损伤。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，其步骤包括I)在氮化镓基器件表面淀积保护层2)在所述保护层上涂敷光刻胶，井光刻腐蚀图形；3)刻蚀待腐蚀区域的保护层；4)去除剩余光刻胶；5)对氮化镓基器件在高温条件下进行氧化处理；6)将氧化处理后的氮化镓基器件置于腐蚀性溶液中进行腐蚀。进ー步地，所述氮化镓基器件包括AlGaN/GaN异质结器件、LED器件等基于氮化镓材料特性的半导体器件。进ー步地，所述保护层可以采用SiO2或SiN等材料。进ー步地,所述刻蚀的方法包括但不限于1) RIE (反应离子刻蚀，Reactive IonEtching)处理；2) BOE (Buffer Oxide Etch,缓冲蚀刻液)溶液浸泡处理。进一步地，所述淀积的方法包括但不限于PECVD (Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积)、低压化学气相沉积、光学薄膜沉积；优选采用PECVD方法。进ー步地，所述光刻胶可以采用AZ5214等材质；所述光刻采用接触式光刻等方式。进ー步地，通过氧化炉进行所述氧化处理，温度设定为600-900°C，时间为30min-10h。可以根据所要腐蚀的槽深和应用，对氧化处理的温度和时间做相应的修改。进ー步地，所述腐蚀性溶液可以是碱性溶液，也可以是酸性溶液，包括但不限于a)氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液其质量浓度为15%_25%，其温度为50°C _100°C，腐蚀时间为5-60分钟；b)强酸类溶液，如稀硝酸、稀盐酸、氢氟酸和稀硫酸等其质量浓度为实验室常用浓度，其温度为50°C _100°C，腐蚀时间为5-60分钟。本专利技术的氮化镓基器件的湿法腐 蚀方法，对于氮化镓基材料，可得到大于150nm的深槽，其槽底平整，台阶边缘光滑，可有效地避免以离子刻蚀为主的干法刻蚀エ艺给器件造成的损伤。本专利技术方法可以应用于氮化镓基器件的隔离エ艺，也可应用于氮化镓基材料的其它腐蚀エ艺，如增强型器件栅槽的腐蚀等。附图说明图I是本专利技术的氮化镓基器件的湿法腐蚀方法的步骤流程图。图2为本专利技术实施例的隔离槽台阶高度的原子力显微镜图像。图3为本专利技术实施例的隔离槽槽底形貌的原子力显微镜图像。图4为本专利技术实施例的隔离槽三维结构的原子力显微镜图像。具体实施例方式下面通过具体实施例并配合附图，对本专利技术做详细的说明。本专利技术对氮化镓基器件进行湿法腐蚀的原理是首先在高温条件下进行氧化处理；然后浸泡于恒温的碱性溶液中进行腐蚀。GaN材料在高温下(一般为600°C以上)，会被氧化，形成Ga的氧化物，N元素则以N2的形式离开。而Ga的氧化物为两性氧化物，在一定温度下会溶于强碱或者强酸溶液，从而留下腐蚀槽结构。图I是本实施例的氮化镓基器件的湿法腐蚀方法的步骤流程图。下面以AlGaN/GaN HMET的隔离エ艺为例，对该方法进行具体说明。该隔离槽的制备步骤包括I)在GaN基器件表面采用PECVD方法制备厚度为500nm的SiO2保护层。该步骤制备SiO2层的目的是保护非隔离槽区域，即器件区域在高温氧气环境下不被氧化和损坏。2)在所述SiO2层上涂敷光刻胶，井光刻腐蚀图形。本实施例采用的版图是隔离结构版图，采用的光刻胶是AZ5214 ;采用接触式光刻方法进行光刻。3)刻蚀待腐蚀区域的SiO2保护层。该步骤的目的是刻蚀掉待腐蚀区域的SiO2保护层，使隔离槽区域裸露出来，便于后续的氧化，而非腐蚀区域的SiO2保护层由于有光刻胶的保护，不会被刻蚀掉。该步骤采用RIE (反应离子刻蚀)方法进行刻蚀。4)除去剩余光刻胶。采用有机清洗的方法去除光刻胶，溶剂为丙酮等有机溶剤。5)将步骤4)所得氮化镓基器件放于纯氧气环境下的氧化炉中进行氧化处理。前四步的目的是在样片氧化前，将不需要氧化的区域用SiO2保护层保护起来，需要氧化的区域裸露出来，在该步骤中进行氧化。氧化的温度设定为900°C，时间为9个小吋。6)将氧化处理后的氮化镓基器件浸泡于氢氧化钾溶液进行腐蚀，取出后即制得隔WW肉7I曰o该步骤中，氢氧化钾溶液的温度恒定为70°C ;其中饱和氢氧化钾溶液和水的比例为1:4，換算成质量浓度为19. 7% ;腐蚀时间为30分钟。图2、3和4为采用原子力显微镜(AFM)对上述 实施例所得隔离槽进行检测所得的图像，其中图2为为隔离槽的台阶高度图像；图3隔离槽的槽底形貌图像；图4为隔离槽的三维结构图像。可以看出，该湿法腐蚀方法制备的隔离沟道(隔离槽)，其台阶高度约为150nm，如图2右上角所示；其沟道底部平整，平均粗糙度Ra为10. 7nm ;并且台阶边缘整齐光滑。上述实施例中，所述氮化镓基器件可以是AlGaN/GaN异质结器件、LED器件等基于氮化镓材料特性的半导体器件。上述实施例中，所述保护层除采用SiO2タ卜，还可以采用SiN等材料。上述实施例中，步骤3)除采用RIE方法进行刻蚀外，还可以采用BOE (BufferOxide Etch，缓冲蚀刻液)等溶液进行浸泡处理，完成刻蚀。上述实施例中，所述淀积除采用PECVD方法外，还可以采用低压化学气相沉积、光学薄膜沉积等方法。上述实施例中，通过氧化炉进行氧化处理时，温度可在600-900°C范围内调整，时间为30min-10h。可以根据所要腐蚀的槽深和应用，对氧化处理的温度和时间做相应的修改。上述实施例中，步骤6)可以采用碱性溶液进行腐蚀，也可以是酸性溶液，包括但不限于a)氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液其质量浓度为15%_25%，其温度为50°C _100°C，腐蚀时间为5-60分钟；b)强酸类溶液，如稀硝酸、稀盐酸、氢氟酸和稀硫酸等其质量浓度为实验室常用浓度，其温度为50°C _100°C，腐蚀时间为5-60分钟。以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术的精神和范围，本专利技术的保护范围应以权利要求所述为准。权利要求1.，其步骤包括 1)在氮化镓基器件表面淀积保护层 2)在所述保护层上涂敷光刻胶，并光刻腐蚀图形； 3)刻蚀待腐蚀区域的保护层； 4)去除剩余光刻胶； 5)对氮化镓基器件在高温条件下进行氧化处理； 6)将氧化处理后的氮化镓基器件置于腐蚀性溶液中进行腐蚀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基器件的湿法腐蚀方法，其步骤包括：1）在氮化镓基器件表面淀积保护层：2）在所述保护层上涂敷光刻胶，并光刻腐蚀图形；3）刻蚀待腐蚀区域的保护层；4）去除剩余光刻胶；5）对氮化镓基器件在高温条件下进行氧化处理；6）将氧化处理后的氮化镓基器件置于腐蚀性溶液中进行腐蚀。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡金宝，王金延，刘洋，徐哲，王茂俊，于民，解冰，吴文刚，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：