[發明專利]一種多層材料的非選擇性濕法腐蝕方法及其應用

有效

• 申請號: 202011363519.8
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112582262B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 武艷青;趙潤;車相輝;姚文港;董風鑫
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 李坤

本發明涉及微加工濕法腐蝕技術領域，具體公開一種多層材料的非選擇性濕法腐蝕方法及其應用。所述方法采用逐級腐蝕的方法，分階段將具有多層結構的基片腐蝕至目標深度，其中，前一階段腐蝕結束后取出基片用去離子水沖洗其表面后再進入下一腐蝕階段；其中，采用的非選擇濕法腐蝕液為體積比為1.9?2.1:1:14?16的溴化氫溶液、雙氧水和水的混合溶液，所述溴化氫溶液的濃度為40?45wt％，雙氧水的濃度為30?35wt％。該腐蝕方法可以保持不同材料層之間腐蝕速率一致，腐蝕后不同材料層端面光滑無臺階，同時腐蝕速率可提高到3μm/min量級。該方法可應用于具有多層材料結構的半導體激光器芯片隔離槽以及劃片槽的制備中。

技術領域

本發明涉及微加工濕法腐蝕技術領域，尤其涉及一種多層材料的非選擇性濕法腐蝕方法及其應用。

背景技術

為了滿足對電場和光場的控制要求，半導體激光器芯片需要多層不同材料的外延結構，然后通過光刻、濕法腐蝕、干法刻蝕、金屬化等工藝完成后期流片工藝，最終得到脊波導或掩埋結結構半導體芯片。

增加光波導兩側的隔離槽可以對電流形成側向阻擋，從而降低閾值電流、提高斜率效率，增加芯片劃片槽可以降低由劃片過程造成的界面損傷而帶來的反向電流增大的問題。若采用干法刻蝕(即在需要開槽的襯底上采用涂膠、曝光顯影工藝制備出條狀開口，然后利用反應離子刻蝕(RIE)對襯底進行干法刻蝕)，由于離子轟擊作用必然會造成刻蝕端面損傷以及底面不平整，從而增加載流子的無效復合率。并且，由于此類隔離槽的腐蝕深度較深，一般為5μm±2.5μm，需要穿透有源區，而且腐蝕槽開口寬度比較窄，一般為1-20μm，如此深的開口采用干法刻蝕還存在刻蝕速率慢并且成本較高的缺點。

目前，制備芯片劃片槽除了常用的干法刻蝕外，常用的還有濕法腐蝕的方法，其過程大致為：在需要開槽的襯底上采用涂膠、曝光顯影工藝制備出條狀開口，然后采用濕法腐蝕液一次性腐蝕到目標深度。但是，目前報道的濕法腐蝕方法，大多是針對某層特定材料的選擇性腐蝕展開，且對于深度(5μm±2.5μm)和寬度(1-20μm)的開槽，濕法腐蝕還會導致腐蝕底面不均勻，容易產生端面臺階的問題，此臺階會影響鈍化層的覆蓋形貌，造成部分區域無法被鈍化介質覆蓋，其器件的長期可靠性造成隱患。

發明內容

本發明提供了一種多層材料的非選擇性濕法腐蝕方法及其應用，通過采用特定的非選擇性腐蝕液與濕法腐蝕工藝相結合，消除了腐蝕過程產生的端面臺階，提高了鈍化介質對腐蝕端面的覆蓋能力，提高了基片性能的可靠性和生產效率。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

一種多層材料的非選擇性濕法腐蝕方法，包括以下步驟：

采用逐級腐蝕的方法，分階段將具有多層結構的基片腐蝕至目標深度，其中，前一階段腐蝕結束后取出基片用去離子水沖洗其表面后再進入下一腐蝕階段；

其中，采用的非選擇濕法腐蝕液為體積比為1.9-2.1:1:14-16的溴化氫溶液、雙氧水和水的混合溶液，所述溴化氫溶液的濃度為40-45wt％，雙氧水的濃度為30-35wt％。

現有技術中，針對濕法腐蝕容易在腐蝕端面產生端面臺階的問題，一般是采用優化腐蝕液配方的方法，但是經發明人多次試驗發現，不管如何優化腐蝕液的配方，均無法完全消除端面臺階。經過多方面查找原因以及發明人的創造性思維推理發現，除了由于不同材料的腐蝕速率不同而導致產生端面臺階之外，腐蝕過程中固體沉積物的堆積、以及腐蝕液本身析出的氣泡或腐蝕反應過程中產生的微小氣泡都會不可避免地附著在刻蝕窄槽側面，導致腐蝕速率不同，從而導致腐蝕過程形成端面臺階。