[发明专利]非晶氧化镓刻蚀方法及在三端器件和阵列成像系统的应用

说明书

发明公开了一种非晶氧化镓刻蚀方法及在三端器件和阵列成像系统的应用，所述刻蚀方法包括：用浓度为0.04％到25％的四甲基氢氧化铵TMAH的溶液对非晶氧化镓进行选择性湿法刻蚀；所述选择性湿法刻蚀的温度在20摄氏度到100摄氏度之间。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其涉及一种非晶氧化镓刻蚀方法及在三端器件和阵列成像系统的应用。

背景技术

近年来，一种宽禁带氧化物半导体材料氧化镓(Ga₂O₃)，因其具有高达4.9eV的带隙、稳定的化学和热学性能等优点，在深紫外探测、高能辐射探测、光催化、太阳能电池、气体传感、功率器件等领域有着非常重要的应用前景，受到越来越多的科研工作者的广泛关注。然而，目前报道的氧化镓光电探测器大多采用两端器件结构，存在以下问题：没有包括氧化镓有源层的图形化过程，这将对有效隔绝阵列器件的像素点、降低暗电流、提高成像质量等带来极为不利的影响；另外，具有持续光电导现象，因而严重影响了器件的响应频率及其实际应用。研究表明，有栅极调控的三端器件(如薄膜晶体管)中，可以通过施加栅极脉冲来有效抑制器件的持续光电导。因此，制作氧化镓基的三端器件是非常有意义且有迫切需求的。但是，如果氧化镓沟道层没有经过图形化，那么器件通常会表现出较大的栅极漏电流，不利于提高器件的光暗比；另外，这样的三端器件应用到其他常规的场合中时，较大的栅极漏电流也不利于节能目标的实现。

上述问题的解决对氧化镓材料和器件的图形化提出了迫切的需求。图形化一般都采用刻蚀方法来实现，通常有干法刻蚀和湿法刻蚀两种，湿法刻蚀又分为化学刻蚀和电化学刻蚀等诸多类型，其中化学刻蚀因具有成本低廉(不需要干法刻蚀中常用的昂贵的真空等离子体设备等)、刻蚀速率可控、操作简单以及适用范围广等优点而被广泛采用。

现已公开的氧化镓材料的化学刻蚀溶液主要是各种强酸强碱，具体包括：

1、使用氢氟酸(HF)溶液进行刻蚀(phys.stat.sol.(c),2008,5,3116)；

2、使用浓硝酸进行高温刻蚀(phys.stat.sol.(c),2008,5,3116)；

3、使用氢氧化钠(NaOH)溶液进行高温刻蚀(RSC Adv.,2018,8,6544)；

4、使用浓磷酸(H3PO4)和浓硫酸(H2SO4)溶液进行高温刻蚀(Jpn.J.Appl.Phys.,2009,48,040208)。

然而，上述方法在刻蚀氧化镓的同时，也会腐蚀光刻胶、使光刻胶变性，从而导致光刻胶不能被丙酮除去甚至无法形成刻蚀阻挡层。也就是说，目前现有的氧化镓化学刻蚀技术存在与光刻工艺不兼容的问题。因此，找到一种操作简便、工艺稳定、成本低廉、且对其他材料有高的刻蚀选择比(即对氧化镓稳定刻蚀的同时，其他材料很少或者几乎不被刻蚀)的氧化镓材料的化学刻蚀方法是非常重要且有实际应用价值的。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺稳定、成本低廉、与光刻工艺兼容性好、且对其他材料有高的刻蚀选择比的非晶氧化镓刻蚀方法，用以解决现有技术存在的问题，并同时提供了该非晶氧化镓刻蚀方法在三端器件和阵列成像系统的应用。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种非晶氧化镓刻蚀方法包括：

用浓度为0.04％到25％的四甲基氢氧化铵TMAH的溶液对非晶氧化镓进行选择性湿法刻蚀；所述选择性湿法刻蚀的温度在20摄氏度到100摄氏度之间。

第二方面，本发明实施例提供了一种氧化镓基三端器件的工艺方法，所述工艺方法包括：

生长非晶氧化镓薄膜沟道层；

在非晶氧化镓薄膜沟道层上制作用于湿法刻蚀的掩蔽层，以形成预图形化的非晶氧化镓薄膜沟道层；