[发明专利]利用光辅助氧化湿法刻蚀Ⅲ族氮化物的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体工艺技术领域，确切的说是一种利用光辅助氧化湿法刻蚀III族氮化物(包括GaN、AlN、InN及其三元或多元化合物)的方法。

背景技术

具有直接带隙的III族氮化物(包括GaN、AlN、InN及其三元或多元化合物)因其光谱覆盖范围广、电子饱和迁移速度高、热导性和热稳定性良好等特性，在光电子器件以及高频大功率器件领域越来越受到人们的关注。在大多数器件制作工艺过程中，刻蚀是不可避免的工序。刻蚀就是在半导体表面制作出诸如点、斑、线条、孔、槽等各种图案的台阶，它是发展高新技术电子器件的一个必不可少的工艺过程，对半导体表面清洁处理、微细加工、电路设计以及对研究半导体界面的结构有着重要的作用。半导体刻蚀根据刻蚀原理分为物理刻蚀和化学刻蚀。所谓物理刻蚀有时亦称干法刻蚀，目前主要有感应耦合等离子体(ICP)刻蚀、反应离子束刻蚀(RIE)、电子回旋加速共振(ECR)等离子刻蚀、化学辅助离子束刻蚀(CAIBE)和磁控反应离子刻蚀(MIE)等。干法刻蚀的设备一般都体积庞大、价格昂贵，对真空度要求比较高，操作也比较复杂，而且许多方法中要用到有毒气体，给生产带来很多困难。所谓化学刻蚀俗称湿法刻蚀，就是利用化学试剂与半导体表面接触发生反应。湿法刻蚀的设备简单，操作方便，毒性小，对材料损伤低，是干法刻蚀的很好的补充。遗憾的是III族氮化物自然情况下具有很高的热稳定性和化学稳定性，较低温度下(23~80℃)，采用一般的化学溶液刻蚀速率几乎为0。目前III族氮化物的大多数工艺是采用等离子体干法刻蚀，但是干法刻蚀除了生产上存在很多困难以外，还存在其它很多缺陷，比如干法刻蚀的所采用的离子一般能量都很高，不可避免地会引人离子刻蚀的损伤对器件的漏电或稳定性等造成不利影响，另外干法刻蚀很难获得平整的刻蚀台面，而平整的腔面是激光器工作的必要条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用光辅助氧化湿法刻蚀III族氮化物的方法，该方法巧妙的利用紫外光辅助使氮化物发生氧化，而金属氧化物和氮化物的抗腐蚀性能不同选择合适的酸或碱性溶液可以获得很高的选择比，从而将氧化的区域去除，形成带有一定图案的刻蚀台阶。该方法使用的设备简单、操作方便和毒性小，更重要的是这种方法对材料表面造成的损伤小，同时刻蚀出的台面更加平整。

本发明提供一种利用光辅助氧化湿法刻蚀III族氮化物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：利用标准的光刻工艺在III族氮化物表面制作有图案的紫外光掩蔽层；

步骤2：将表面上制作有图案的紫外光掩蔽层的III族氮化物置于高能紫外光下曝光，使具有图案的暴露的III族氮化物在紫外光辅助下发生氧化，生成金属氧化物；

步骤3：去除掩蔽层；

步骤4：将曝光后的III族氮化物的样品放在酸或碱性溶液中，将生成的金属氧化物完全腐蚀掉，形成带有图案的刻蚀台阶，完成湿法刻蚀III族氮化物的工艺。

其中所述的III族氮化物的材料为：GaN、AlN或InN或由它们组成的三元或者多元化合物。

其中所述的紫外光曝光，是通过曝光时间和紫外光强度来控制生成金属氧化物的厚度，从而控制刻蚀的深度。

本发明提供一种利用光辅助氧化湿法刻蚀III族氮化物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将III族氮化物置于聚焦的紫外激光器下曝光，通过计算机控制步进马达来移动样品或者激光器，使被曝光的区域在紫外激光辅助下发生氧化，生成金属氧化物；

步骤2：将曝光后的III族氮化物置于酸或碱性腐蚀液中，将生成金属氧化物完全腐蚀掉，形成带有图案的刻蚀台阶，完成湿法刻蚀III族氮化物的工艺。

其中所述的III族氮化物的材料为：GaN、AlN或InN或由它们组成的三元或者多元化合物。

其中所述的聚焦的紫外激光曝光，是通过曝光时间和激光强度来控制生成金属氧化物的厚度，从而控制刻蚀的深度。

本发明提供一种利用光辅助氧化湿法刻蚀III族氮化物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：利用分光镜将紫外激光器发出的紫外激光束分成两束相干的紫外光，调整光路使两束相干紫外光束发生干涉形成明暗相间的干涉条纹；

步骤2：将III族氮化物置于相干激光束下曝光，被曝光的区域在紫外激光辅助下发生氧化，生成金属氧化物；

步骤3：将曝光后的III族氮化物的样品置于酸或碱性腐蚀液中，将生成金属氧化物完全腐蚀掉，形成带有条纹状刻蚀台阶，完成湿法刻蚀III族氮化物的工艺。

其中所述的III族氮化物的材料为：GaN、AlN或InN或由它们组成的三元或者多元化合物。