[发明专利]用于光电化学刻蚀氮化镓的刻蚀液

说明书

本发明公开了一种用于光电化学刻蚀氮化镓的刻蚀液，所述刻蚀液由氨基酸或其衍生物溶解于溶剂中组成。本发明以氨基酸或其衍生物为刻蚀剂用于光电化学刻蚀氮化镓，能够有效地刻蚀氮化镓，并且刻蚀工艺对设备要求低、操作方便、流程简易且绿色环保，对材料表面的损伤小。

技术领域

本发明属于半导体刻蚀技术领域，尤其涉及一种用于光电化学刻蚀氮化镓的刻蚀液。

背景技术

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的典型代表，具有禁带宽度大、电子饱和偏移速度高、导热性能好、硬度大、热稳定性好等优异的物理化学性质，非常适合用于制作蓝绿光以及紫外光光电子器件，是当今最受关注的宽禁带直接带隙半导体材料之一。

目前GaN的刻蚀方法分为干法刻蚀及湿法刻蚀。由于GaN材料具有很高的热稳定性和化学稳定性，故而早期主要采用干法刻蚀的方法。干法刻蚀所用的都是价格昂贵、体积庞大的设备，操作复杂，而且大多数方法都与要用到有毒有害的气体。为了降低成本，减少操作复杂性，故而近些年研究工作者改进了传统的化学湿法刻蚀。

GaN的湿法刻蚀衍生出了传统化学刻蚀、电化学刻蚀光电化学刻蚀、直接光化学刻蚀和金属辅助光化学刻蚀五种GaN湿法刻蚀方法。在众多的湿法刻蚀方法之中，由于光和电场具有良好的相性，可以为刻蚀效果带来巨大增益，因此光电化学刻蚀脱颖而出。然而，GaN的稳定性给刻蚀带来了巨大挑战，如果想要达到符合期望的刻蚀效果，就必然需要使用强酸、碱或具有强腐蚀性的刻蚀剂如HF、H₃PO₄、H₂SO₄、NaOH等。作为刻蚀剂而言，以上物质能够符合标准。然而这类刻蚀剂的自身缺陷也是不能忽略的，在带来巨大的成本和能源损耗的同时还会对环境造成不可逆的不利影响，且对材料的损伤也较大。因此，寻找足够安全、廉价而又环保的刻蚀剂至关重要。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于光电化学刻蚀氮化镓的刻蚀液，该刻蚀液在应用于湿法刻蚀氮化镓材料时，其设备简单、操作方便、流程简易且绿色环保，对材料表面的损伤小。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于光电化学刻蚀氮化镓的刻蚀液，所述刻蚀液由氨基酸或其衍生物溶解于溶剂中组成。

优选地，所述氨基酸或其衍生物选自甘氨酸、谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、组氨酸、羟脯氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、焦谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸、缬氨酸以及如上所述的氨基酸的衍生物中的任意一种或两种以上。

优选地，所述溶剂为水或有机溶剂。

优选地，所述有机溶剂选自乙醇、乙醚、甲酸、柠檬酸和氯仿中的任意一种或两种以上。

优选地，所述刻蚀液中，所述氨基酸或其衍生物的重量百分比为10％～20％，余量为溶剂。

优选地，所述刻蚀液中还添加有助剂，所述助剂为离子液体。

优选地，所述助剂为1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐。

优选地，所述刻蚀液中，所述氨基酸或其衍生物的重量百分比为10％～20％，所述助剂的重量百分比不大于20％，余量为溶剂。

本发明实施例提供的用于光电化学刻蚀氮化镓的刻蚀液，由氨基酸或其衍生物溶解于溶剂中组成，氨基酸或其衍生物作为湿法刻蚀氮化镓材料的主要成分，能够有效地刻蚀氮化镓，并且刻蚀工艺对设备要求低、操作方便、流程简易且绿色环保，对材料表面的损伤小。本发明的刻蚀液具有以下的优势：

(1)、消除了传统的强酸或强碱或其他强腐蚀性刻蚀剂对材料表面带来的晶格损伤和环境危害，解决了高危刻蚀剂带来的诸多问题；