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《Cl2基气体感应耦合等离子体刻蚀GaN的工艺》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第7期半导体学报Vol.27No.72006年7月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSJuly,2006Cl2基气体感应耦合等离子体刻蚀GaN的工艺1,2,•11,2刘北平李晓良朱海波(1中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室,上海200050)(2中国科学院研究生院,北京100039)摘要:采用Cl2/He对GaN基片进行感应耦合等离子体刻蚀,并比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar对GaN基片进行刻蚀的优劣.实验中通过改变ICP功率、直流自偏压、
2、气体总流量和气体组分等方式,讨论了这些因素对刻蚀速率和刻蚀后表面粗糙度的影响.实验结果表明,用Cl2/He气体刻蚀GaN材料可以获得较高的刻蚀速率,最高可达420nm/min.同时刻蚀后GaN材料的表面形貌也较为平整,均方根粗糙度(RMS)可达1nm以下.SEM图像显示刻蚀后表面光洁,刻蚀端面陡直.最后比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar刻蚀GaN基片的刻蚀速率、表面形貌,以及制作n型电极后的比接触电阻.关键词:干法刻蚀;感应耦合等离子体;GaN;刻蚀速率;Cl2/He;Cl2/ArEEACC:2550
3、E中图分类号:TN205文献标识码:A文章编号:025324177(2006)0721335204蚀GaN材料的刻蚀速率、表面形貌,以及在刻蚀后1引言表面上制作电极后的比接触电阻.GaN材料是一种宽带隙(Eg=314eV)半导体2实验材料,它具有优良的物理和化学性质,如大的热导率和介电常数,高的电子饱和速率和化学稳定性等.因2.1掩膜的制作而它在短波长发光器件、大功率微波器件和高温电子器件方面具有广阔的应用前景.刻蚀样品为GaN衬底,表面的均方根粗糙度在GaN发光二极管器件制作过程中,刻蚀是一(RMS)为013n
4、m.掩膜为MgZnO(厚750nm)或Ni项很重要的工艺,因为需要刻蚀掉表面的一部分p(厚200nm).其中MgZnO采用电子束蒸发反应的型层,露出n型层,从而制作n型电极.由于GaN在方法沉积在GaN基片表面(Ni则采用电子束蒸发常温下化学性质非常稳定,难于用湿法对其进行刻镀膜的方法).然后光刻,光刻胶采用正胶S6809.之蚀,所以对GaN材料大多采用干法刻蚀.感应耦合后再把基片浸入磷酸中3min(如掩膜为Ni则浸入等离子体(ICP)刻蚀手段与其他刻蚀手段如反应离浓硝酸∶水=1∶10中15min)后取出,用去离
5、子水子刻蚀(RIE)、磁控反应离子刻蚀(MIE)、电子回旋清洗干净.共振刻蚀(ECR)等相比具有反应离子密度高、均一2.2感应耦合等离子体刻蚀性好、成本低、易于控制等优点而得到广泛应[1,2]用.通常使用Cl2基气体对GaN进行ICP刻蚀,ICP刻蚀采用中国科学院微电子中心制造的[3～5]如:Cl2/Ar,Cl2/N2,Cl2/He等.例如Kim等人ICP298C型等离子刻蚀机.反应室直径为300mm;曾经采用Cl2/Ar作为刻蚀气体,可以获得400nm/射频ICP功率源和射频偏置(RFchuck)功率源均[4]
6、为13156MHz,额定最大功率分别为1500W和min的刻蚀速率.Sheu等人采用Cl2/N2对GaN-3材料进行刻蚀,最高可以得到833nm/min的刻蚀速500W;背景真空度为2×10Pa,真空系统抽速固[1]定[6],刻蚀时的反应室压强为012～1Pa(随气体总率.相对于Cl2/Ar和Cl2/N2,使用Cl2/He刻蚀GaN,会得到更加平整的表面.因此在本文中我们主流量变化).采用Cl2/He作为等离子气体在不同的要采用Cl2/He来对GaN进行ICP刻蚀,并讨论了ICP功率(300～700W)、直流自偏
7、压(100～300V)、ICP功率、直流自偏压(DCbias)、气体总流量以及气体总流量(10～50sccm)和气体组分等条件下进气体组分对刻蚀速率和刻蚀后表面形貌的影响,本行了刻蚀.文最后比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar刻•通信作者.Email:liubp@mail.sim.ac.cn2005212226收到,2006202220定稿Z2006中国电子学会1336半导体学报第27卷后表面粗糙度变大.实验中使用Cl2/Ar刻蚀GaN2.3刻蚀后分析材料,结果相同条件下所得到的刻蚀速率和表面平采用Ta
8、ylor2Hopson型台阶仪测定刻蚀深度,整度均劣于使用Cl2/He所得到的,这可以与InP采用AFM(ParkScientificInstrumentscp)测量刻的刻蚀相比较,因为InClx较难脱附,所以使用Cl2/蚀表面粗糙度,利用SEM(日立电器有限公司)观察[6]Ar作为刻蚀气体将会得到更好的结果.当ICP功样品的刻蚀端面.率=500W,DCbias=200V
