[发明专利]一种刻蚀方法

说明书

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种刻蚀方法，用于对GaN衬底进行刻蚀，其中，所述刻蚀方法包括：在GaN衬底上形成掩膜图形；开启上、下电极，利用刻蚀气体对形成有掩膜图形的GaN衬底进行刻蚀，通过设定上、下电极的功率以及工艺压强，降低对所述GaN衬底刻蚀表面的损伤度。该对GaN衬底进行刻蚀的刻蚀方法，通过对刻蚀气体、上电极功率、下电极功率和工艺压强进行综合改进，能获得光滑平整的GaN衬底表面，达到极低的表面损伤度。

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种刻蚀方法。

背景技术

氮化镓材料(GaN)具有很多优良的性质，如宽带隙(3.39eV)、高击穿电压(4MV/cm)、高电子饱和速度(3×10⁷cm/s)等，这些特性使得GaN适用于制作大功率器件、微波器件、光电子器件等。制作GaN基LED的各种新工艺和技术得到了广泛的研究，其中GaN材料的刻蚀技术做为关键技术受到了更多的关注，在GaN基器件的整体制造工艺中，刻蚀是至关重要的一步，它直接影响着器件的性能。GaN的化学性质非常稳定，有很强的化学键，键能达到8.92eV/atom,这使得刻蚀GaN需要比其他低键能半导体更高的激活能。

目前还没有满足器件工艺要求的化学腐蚀方法，因此GaN的刻蚀主要基于干法刻蚀，电感耦合等离子(Inductively Coupled Plasma，简称ICP)刻蚀能够提供很高的等离子密度，有效打断材料表面的化学键。然而在等离子体刻蚀中，各项工艺参数有着严重的影响，并且影响着器件完成的电学和光学等性能。

目前对GaN基的刻蚀通常采用Cl₂、Ar组合气体，例如采用Cl₂和Ar的气体摩尔量比例为4:1；典型的工艺条件及结果为：Pressure＝4mT/SRF＝750W/BRF＝60W/Cl₂＝20sccm/Ar＝5sccm/temper ature＝20℃。如图1A和图1B所示为对GaN进行刻蚀后的刻蚀结果扫描电镜图及原子力显微镜测试图，可见其中的表面粗糙度较大。

采用Ar和Cl₂气体体系进行刻蚀，反应副产物较少，能够得到较干净的n-GaN表面，使得制作欧姆接触更容易。但同时，该刻蚀体系的主要问题在于Ar重粒子所带来的轰击作用，使得刻蚀表面局部区域形成较深的“坑”状凹陷，经过各工艺参数的优化后，最优表面粗糙度虽然能达到6.7nm，相对于后续电性能测试，此糙度下的漏电流仍较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的上述不足，提供一种刻蚀方法，从而获得光滑平整的GaN衬底表面，达到极低的表面损伤度。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该刻蚀方法，用于对GaN衬底进行刻蚀。所述刻蚀方法包括：

在GaN衬底上形成掩膜图形；

开启上、下电极，利用刻蚀气体对形成有掩膜图形的GaN衬底进行刻蚀，通过设定上、下电极的功率以及工艺压强，降低对所述GaN衬底刻蚀表面的损伤度。

优选的是，所述刻蚀气体为Cl₂与BCl₃的混合气体，其中，主刻蚀气体为Cl₂，辅助钝化气体为BCl₃。

优选的是，所述主刻蚀气体与所述辅助钝化气体的气体摩尔量比例小于1:3。

优选的是，所述主刻蚀气体与所述辅助钝化气体的气体摩尔量比例为1:5。

优选的是，在对所述GaN衬底进行刻蚀时，所述上电极的功率的取值范围为300W-600W。

优选的是，在对所述GaN衬底进行刻蚀时，所述下电极的功率小于10W，且与所述下电极连接的射频源以脉冲方式输出。