[发明专利]一种半导体器件光化学刻蚀方法及装置

说明书

本发明涉及一种半导体器件光化学刻蚀方法，包括：S1、在具有掩膜层的半导体结构的待刻蚀表面进行化学刻蚀第一预设时间段，得到预刻蚀的半导体结构；S2、使用光照使预刻蚀的半导体结构的待刻蚀区域产生电场，以对所述待刻蚀区域进行深刻蚀，得到预设深宽比的半导体器件。上述方法通过在深刻蚀前在半导体结构预刻蚀，获得预刻蚀的腐蚀坑后，辅以光照，利用光生载流子的捕获，及光生载流子的分布来控制刻蚀的方向性和提高刻蚀精度，改善了湿法化学刻蚀方向性，可获得较大深宽比的形貌。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件光化学刻蚀方法及装置。

背景技术

目前，III-V族化合物半导体器件在制造过程中大多用MOCVD(有机金属化学气相沉积法Metal-organic Chemical Vapor Deposition)在标准尺寸衬底生长外延层，后续刻画结构形貌或分割成多个器件多会采用湿法或者干法刻蚀工艺。

其中，湿法刻蚀因成本低，基本对表面无结构性破坏而广泛应用于半导体制造行业。但是，湿法刻蚀由于刻蚀的各向同性，限制了微制造过程中刻蚀形貌为窄而深的隧道形状，因而湿法刻蚀大多用于深宽比较小或精度要求不高的刻蚀工艺。如图1所示，为采用湿法刻蚀的半导体器件典型形貌，其中，101为掩膜，102为刻蚀后的薄膜结构，103为基板，湿法刻蚀除了垂直刻蚀还会在掩膜下横向刻蚀，很难得到深宽比较大的形貌。而干法刻蚀虽然刻蚀各向同性，但是干法刻蚀包括复杂的机械、电气和真空装置，同时配有自动化的刻蚀终点检测和控制装置，这些设备投资是昂贵的。

也就是说，尚未有一种可实现大规模量产的可获得深宽比较大的形貌的湿法刻蚀方法，因此，提出成本低并且可实现各向异性的半导体器件刻蚀方法是非常必要的。

发明内容

(一)发明目的

本发明提供一种半导体器件光化学刻蚀方法，可改善湿法化学刻蚀方向性，获得深宽比较大的形貌，可实现大规模量产，一定程度取代了干法刻蚀，节约成本。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种半导体器件光化学刻蚀方法，包括：

S1、在具有掩膜层的半导体结构的待刻蚀表面进行化学刻蚀第一预设时间段，得到预刻蚀的半导体结构；

S2、使用光照使预刻蚀的半导体结构的待刻蚀区域产生电场，以对所述待刻蚀区域进行深刻蚀，得到预设深宽比的半导体器件。

通过在深刻蚀前在半导体结构预刻蚀，获得预刻蚀的腐蚀坑后，辅以光照，利用光生载流子的捕获在待刻蚀区域产生电场，由于腐蚀坑的存在导致光生载流子的分布不同，从而产生各向异性的刻蚀，获得较大深宽比的形貌。

在一种优选的方案中，所述步骤S2包括：

在所述预刻蚀的半导体结构的待刻蚀表面继续进行化学刻蚀，以及，

在所述预刻蚀的半导体结构的待刻蚀区域的背面增加光照，以使预刻蚀的半导体结构中待刻蚀区域产生电场。

可选地，所述步骤S1中，化学刻蚀的药液为：H2O2：NH4OH：H2O＝1:4:20。

所述第一预设时间段为10s。

在一种可选的方案中，所述步骤S2包括：

在所述预刻蚀的半导体结构的待刻蚀表面继续进行化学刻蚀，以及，

使用预设波段的LED对所述预刻蚀的半导体结构的待刻蚀区域的背面照射，以使预刻蚀的半导体结构中待刻蚀区域产生电场。

可选地，通过调节光照强度以控制刻蚀速率。