氮化镓的干法刻蚀工艺研究

发布时间：2024-03-16 11:36

　　为了研究氮化镓刻蚀倾角、选择性和形貌与刻蚀参数之间的关系,对氮化镓的干法刻蚀工艺进行了优化。通过研究不同掩膜种类下的选择比、刻蚀形貌,记录了自偏压,测量了刻蚀速率。通过改变包括气体流量、不同气体比例、射频功率、温度、自偏压等干法刻蚀工艺参数,研究了倾斜侧壁氮化镓的刻蚀工艺。结果表明,采用氯基气体可以对氮化镓材料进行刻蚀,刻蚀侧壁及底部形貌光滑;采用氧化硅做掩膜可以获得垂直的侧壁形貌;增大钝化气体比例可以获得倾斜侧壁的氮化镓刻蚀形貌。

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【部分图文】：

图1ICP体刻蚀原理图[13]

刻蚀参数见表1。表中:tPre指气流稳定吹扫时间;t是刻蚀时间;PICP是电感射频功率;PRF指下电极偏置射频功率;Temp为腔体温度;UDC,BIAS为自偏压;vER为刻蚀速率;选择比指材料刻蚀速率与掩膜刻蚀速率的比值。使用直径约5cm小圆片放在石英盘上刻蚀，刻蚀SiO2掩膜....

图2SiO2掩膜刻蚀GaN的截面形貌

使用直径约5cm小圆片放在石英盘上刻蚀，刻蚀SiO2掩膜厚度约480nm，刻蚀后的GaN截面SEM形貌如图2所示。由图2可知，刻蚀效果较好，刻蚀侧壁较垂直。根据测量结果，刻蚀速率约1μm/min，选择比为1∶7.8。3PR掩膜刻蚀GaN

图3PR掩膜刻蚀GaN的截面形貌

使用PR掩膜时，为了解决刻蚀时温度过高，PR易碳化的问题，需要尽可能地降低刻蚀的ICP功率，而增大RF功率，即增大物理刻蚀的效果。其刻蚀效果见图3。由图3可见，使用PR掩膜时，刻蚀侧壁较垂直，但是随着刻蚀ICP功率的增大，两层光刻胶由于烘干时间不足，产生了分层，导致刻蚀有台阶。因....

图4倾斜侧壁GaN的刻蚀截面形貌

有时需要刻蚀的侧壁有一定的倾斜度，其刻蚀工艺见表3。为了得到刻蚀效果为侧壁较倾斜，需要增大BCl3的比例，减小直流BIAS偏压，使BCl3的侧壁保护效果得到加强，其效果见图4。由图4可知，使用该程序可以达到要求，但是在刻蚀的时候会降低刻蚀的速率及刻蚀的选择比。

本文编号：3929600