[發(fā)明專利]一種干法刻蝕GaN基材料形成傾斜側(cè)壁的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210492636.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103021835A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐洲;陳鵬;譚崇斌;徐兆青;張琳;吳真龍;徐峰;高峰;夏群;邵勇;王欒井;宋雪云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)揚(yáng)州光電研究院
• 主分類號(hào): H01L21/3065
• 分類號(hào): H01L21/3065
• 代理公司: 揚(yáng)州市錦江專利事務(wù)所 32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及一種干法刻蝕GaN基材料形成傾斜側(cè)壁的方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

?以GaN材料為代表的Ⅲ族氮化物具有直接帶隙，物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是目前最具應(yīng)用前景的光電子材料體系。通過(guò)形成Al_xGa_1-xN、In_yGa_1-yN、Al_xIn_yGa_1-x-yN等多元化合物，其禁帶寬度可從0.7eV至6.2eV連續(xù)變化，波長(zhǎng)范圍覆蓋紅外-可見(jiàn)-紫外波段。以GaN基LED為代表的新一代固態(tài)照明光源由于其節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小、抗機(jī)械振動(dòng)能力強(qiáng)、光譜純度佳等優(yōu)點(diǎn)已逐漸應(yīng)用于交通信號(hào)燈、液晶顯示器背光、路燈、汽車車燈、室內(nèi)照明等。

在GaN基LED器件中，由于GaN的折射率與空氣的折射率存在較大差異，全反射臨界角只有23度，這使得光抽取效率非常低。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)都表明GaN基LED形成傾斜側(cè)壁可以提高光抽取效率。此外，近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的高壓LED(High?Voltage?LED,?HV-LED)和交流LED(Alternating?Current?LED,?AC-LED)也要求刻蝕深溝槽時(shí)形成適當(dāng)角度的傾斜側(cè)壁，既能有效隔離，也能適應(yīng)發(fā)光子區(qū)之間金屬電極互連覆蓋。因此，在GaN基LED器件中，側(cè)壁傾角的控制是非常重要的。

目前，已發(fā)展以下幾種方法形成傾斜側(cè)壁，但這些方法并不局限于GaN基材料體系。(1)?采用傾斜切割的方法，切割出傾斜的側(cè)壁[United?States?Patent,?No.5087949,?(1992)]。M.?R.?Krames等人采用該方法制作了截頂?shù)菇鹱炙蜛lGaInP/GaP?LED?[Appl.?Phys.?Lett.,?Vol.75,?No.16,?2365-2367,?(1999)]。(2)?采用ICP刻蝕GaN基材料時(shí)，通過(guò)控制ICP的刻蝕條件，如反應(yīng)腔壓力、制程氣體流量等參數(shù)，形成傾斜側(cè)壁[王瑋，蔡勇，張寶順，黃偉，李海鷗，固體電子學(xué)研究與進(jìn)展，Vol.32,?No.3,?219-224,?(2012)]。(3)?先在光刻膠掩膜上形成傾斜側(cè)壁，再通過(guò)干法刻蝕將傾斜側(cè)壁轉(zhuǎn)移至被刻蝕材料。唐龍娟等人采用此方法制備出具有傾斜側(cè)壁的二氧化硅結(jié)構(gòu)[中國(guó)發(fā)明專利，200910081983.5]。(4)?濕法腐蝕GaN基材料，根據(jù)不同晶面方向腐蝕速率的不同，可以腐蝕出具有特定傾角的側(cè)壁。然而，由于GaN基材料的物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗腐蝕能力強(qiáng)，該方法僅有少量實(shí)驗(yàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗腐蝕能力強(qiáng)的GaN基材料提出一種干法刻蝕形成傾斜側(cè)壁的方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1）對(duì)被刻蝕的GaN基樣片進(jìn)行清洗、烘干，去除表面水汽；

2）光刻：采用可以形成厚膜的光刻膠，經(jīng)包括勻膠、軟烘、曝光、顯影和堅(jiān)膜工藝步驟，在GaN基樣片表面制作厚度為1???????????????????????????????????????????????～100、在干法刻蝕過(guò)程中可以逐漸膨脹，使掩蔽區(qū)域外擴(kuò)的具有流動(dòng)性的掩蔽層；

3）對(duì)GaN基樣片進(jìn)行干法刻蝕，形成傾斜側(cè)壁；

4）將刻蝕后的GaN基樣片放入去膠液中去除殘留掩蔽層，再依次采用丙酮、無(wú)水乙醇進(jìn)行超聲清洗，最后用去離子水漂洗，氮?dú)獯蹈伞?/p>

不同于現(xiàn)有技術(shù)方法，本發(fā)明的特點(diǎn)是：形成傾斜側(cè)壁的關(guān)鍵是在GaN基樣片表面采用可以形成厚膜的光刻膠即厚膠作為掩蔽層，該掩蔽層具有一定的流動(dòng)性，在干法刻蝕過(guò)程中，掩蔽層圖形自身逐漸膨脹，形成掩蔽區(qū)域外擴(kuò)，從而隨著刻蝕深度的增加，在被刻蝕材料中自然形成傾斜側(cè)壁，其橫斷面為梯形或三角形。

本發(fā)明提供的方法具有工藝簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)、可重復(fù)性高的優(yōu)點(diǎn)。主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面，不需要對(duì)掩蔽層圖形進(jìn)行復(fù)雜的控制，即不需要使掩蔽層圖形自身形成傾斜側(cè)壁；另一方面，只需調(diào)節(jié)掩蔽層的制備工藝參數(shù)，即可在GaN基材料中獲得具有不同傾斜角度的側(cè)壁。

上述步驟2）中，光刻的通用工藝需經(jīng)歷勻膠、軟烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜等步驟。堅(jiān)膜過(guò)程較弱，則光刻膠具有較好的流動(dòng)性，可以在后續(xù)干法刻蝕中形成較小傾角的側(cè)壁，即側(cè)壁平緩。堅(jiān)膜過(guò)程較強(qiáng)，則光刻膠的流動(dòng)性變差，則在后續(xù)干法刻蝕中形成較大傾角的側(cè)壁，即側(cè)壁較陡。