[发明专利]一种氮化镓刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓刻蚀方法，具体操作包括制备介质层；制备光刻胶掩膜刻蚀图形；制备介质掩膜刻蚀图形；去除光刻胶；在O₂、Ar气氛下预刻蚀GaN；在Cl₂、N₂气氛下刻蚀GaN；重复5、6步，达到所需刻蚀深度；去除剩余介质层。本发明具有高GaN/AlGaN材料刻蚀选择比；低刻蚀损伤；对刻蚀设备要求低；适用范围广等优点。

技术领域

本发明涉及一种半导体材料的加工方法，尤其涉及一种氮化镓刻蚀方法。

背景技术

宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)具有禁带宽度宽、临界击穿电场强度大、饱和电子漂移速度高、介电常数小以及良好的化学稳定性等特点，特别是基于GaN材料的AlGaN/GaN异质结结构具有高浓度的二维电子气和高的电子迁移率，使得GaN功率开关器件具有更低的导通电阻和更高的工作频率，能满足下一代电子设备对功率器件大功率、高频率、小体积和高温工作的要求。

刻蚀GaN材料是GaN器件加工工艺中必不可少的环节，由于GaN材料化学性质稳定，常规的酸、碱均无法腐蚀GaN材料，因此在器件工艺中一般使用干法刻蚀技术进行GaN材料刻蚀。比较有代表性的干法刻蚀GaN材料的工艺是Masahito Kanamura于文章Enhancement-Mode GaN MIS-HEMTs With n-GaN/i-AlN/n-GaN Triple Cap Layer and High-k GateDielectrics中报道的采用Cl₂进行干法刻蚀。采用这种干法刻蚀工艺对GaN材料刻蚀损伤较大，且无法实现GaN/AlGaN材料选择性刻蚀。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种氮化镓刻蚀方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种氮化镓刻蚀方法，具体包括以下步骤：

(1)使用淀积工艺在GaN材料表面制备介质层；

(2)使用常规光刻或电子束工艺，通过旋涂光刻胶、曝光、显影，在介质层表面形成刻蚀图形；

(3)使用干法刻蚀工艺刻蚀介质层形成介质掩膜图形；

(4)使用丙酮、酒精超声去除光刻胶；

(5)使用感应耦合等离子体刻蚀台在气氛1下预刻蚀GaN；

(6)使用感应耦合等离子体刻蚀台在气氛2下刻蚀GaN；

(7)重复步骤5、6，达到所需刻蚀深度；

(8)使用干法刻蚀工艺去除剩余介质层。

气氛1为氧气和氩气的混合气体，O₂∶Ar比为0.5∶1～3∶1；刻蚀腔体气压为0.5～3Pa，刻蚀腔体温度为100℃，线圈功率为130～300W，偏置功率为5～20W，刻蚀时间为30～50s。

气氛2为氯气和氮气的混合气体，Cl₂∶N₂比0.5∶1～3∶1；刻蚀腔体气压为0.2～2Pa，刻蚀腔体温度为100℃，线圈功率为80～220W，偏置功率为2～20W，刻蚀时间为150～250s。

有益效果：本发明与现有技术相比其显著优点为采用O₂、Ar混合气体预刻蚀，有效提高GaN/A1GaN材料刻蚀选择比；采用Cl₂、N₂混合气体进行刻蚀，能够在刻蚀过程中对GaN材料中的N空位进行补偿，有效降低了刻蚀损伤；对刻蚀设备要求低；可用于各类型GaN器件制备工艺中，适用范围广。

附图说明

图1是在GaN材料表面制备介质层的结构示意图；

图2是形成刻蚀图形的结构示意图；