[发明专利]一种面向第三代半导体材料的加工装置

说明书

一种面向第三代半导体材料的加工装置，包括反应装置、操作台和支撑装置；反应装置的内部为反应腔，且上下两端盖有上盖和下盖；反应腔的侧壁设有刻蚀液注入口和刻蚀液排出口；反应腔内部设有搅拌励磁线圈、导电棒、加热棒、密封圈和工件；搅拌励磁线圈安装于上盖的正下方；导电棒和加热棒分别呈圆周对称紧贴于反应腔的腔壁内；密封圈设有两件，安装于反应腔的底部，并且密封圈套接于下盖内；工件安装于两个密封圈之间；上盖的中间开设有第一通孔；反应腔的底部、密封圈和下盖的中间均开设有同轴度的第二通孔；本发明提出的加工装置，克服难以高效地在第三代半导体材料上加工出规则的纳米微结构的问题，实现第三代半导体材料高效可控加工。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种面向第三代半导体材料的加工装置。

背景技术

随着科学技术的发展，对能在高温、高频、大功率、强辐射等极端条件下能稳定工作的电子器件的需求越来越迫切。相比第一代和第二代半导体材料，以GaN和SiC为代表的第三代宽带隙(2.3eV-3.3eV)半导体材料具有更高的硬度(克氏硬度为3000Kg/mm²)、更高的热导率(E_K＝4.9Wcm^-1K^-1)、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力(>105W/cm²)，同时具有化学稳定性好(几乎不被任何酸腐蚀)等性质，在高温、高频、抗辐射及大功率器件应用方面有着广阔的前景。目前，第三代半导体材料的研究与应用是目前全球半导体领域研究的前沿和热点。但是，正是由于第三代半导体高硬度、高稳定性、耐高温等特性，同时也给加工带来了极大的挑战。

中国发明专利CN102290332B、欧洲发明专利EP2439766A1、美国发明专利US6762134等采用金属辅助化学刻蚀工艺，通过贵金属纳米粒子的催化，可用氢氟酸和氧化剂(过氧化氢、硝酸铁、高锰酸钾等)的混合溶液刻蚀硅和GaAs等半导体材料，从而加工出各种大深宽比的微孔、纳米线和微纳结构。由于以硅(Si)为代表的第一代半导体纳米材料和以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体纳米材料的带隙均小于1.5eV，低于刻蚀液中氧化剂的氧化还原电势，因此无须施加外部物理场即可被刻蚀加工出各类微结构。但是，第三代半导体材料的带隙一般均大于3eV，远高于刻蚀液中氧化剂的氧化还原电势，使得传统刻蚀工艺无法定向加工第三代半导体材料。

中国专利CN 100449710、CN 101748459和美国专利US2010140099等提出的电化学装置直接将半导体材料浸没于反应液中，只须施加小的电压差即可发生氧化还原反应。然而，当上述电化学装置用于刻蚀第三代半导体时，由于无法直接在半导体材料上产生足够大的压降，从而无法达到高效可控的加工效果。此外，这种方法只能加工出随机排列的多孔结构，无法加工出有序排列的孔阵列、槽及纳米线阵列。

综上所述，目前仍缺乏面向第三代半导体材料加工的有效刻蚀方法与装置，亟需进一步提出一种可在第三代半导体材料上加工出有序复杂微结构的高效方法和装置。

发明内容

本发明的目的在于提出一种面向第三代半导体材料的加工装置，克服了难以高效地在第三代半导体材料上加工出规则的纳米线、纳米孔和纳米槽等微结构的问题，实现第三代半导体材料高效可控加工。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种面向第三代半导体材料的加工装置，包括反应装置、操作台和支撑装置；所述反应装置为圆柱形盒体，该圆柱形盒体内部为反应腔，并且所述圆柱形盒体的上下两端盖有上盖和下盖；

所述反应腔的侧壁设置有刻蚀液注入口和刻蚀液排出口，所述刻蚀液注入口位于所述刻蚀液排出口上方，所述刻蚀液排出口与所述反应腔底部平面相切；