[发明专利]一种氮化镓基器件的湿法腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及半导体器件的刻蚀技术，具体涉及一种氮化镓基器件的湿法腐蚀方法。

背景技术

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、击穿场强大、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，以至于当前其刻蚀工艺主要是以离子刻蚀为主的干法刻蚀工艺，但这种工艺会不可避免地给GaN基器件造成损伤，使器件性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化镓基器件的湿法腐蚀方法，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。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

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。

进一步地，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。

进一步地，所述保护层可以采用SiO₂或SiN等材料。

进一步地，所述刻蚀的方法包括但不限于：1）RIE（反应离子刻蚀，Reactive Ion Etching）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 Chemical Vapor 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。

进一步地，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。

进一步地，通过氧化炉进行所述氧化处理，温度设定为600-900℃，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。

进一步地，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℃-100℃，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℃-100℃，腐蚀时间为5-60分钟。

本发明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工艺给器件造成的损伤。本发明方法可以应用于氮化镓基器件的隔离工艺，也可应用于氮化镓基材料的其它腐蚀工艺，如增强型器件栅槽的腐蚀等。

附图说明

图1是本发明的氮化镓基器件的湿法腐蚀方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例的隔离槽台阶高度的原子力显微镜图像。

图3为本发明实施例的隔离槽槽底形貌的原子力显微镜图像。

图4为本发明实施例的隔离槽三维结构的原子力显微镜图像。

具体实施方式

下面通过具体实施例并配合附图，对本发明做详细的说明。

本发明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℃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1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的隔离工艺为例，对该方法进行具体说明。该隔离槽的制备步骤包括：

1）在GaN基器件表面采用PECVD方法制备厚度为500nm的SiO₂保护层。