引言

GaN作為寬禁帶III-V族化合物半導(dǎo)體最近被深入研究。為了實(shí)現(xiàn)GaN基器件的良好性能，GaN的處理技術(shù)至關(guān)重要。目前英思特已經(jīng)嘗試了許多GaN蝕刻方法，大部分GaN刻蝕是通過(guò)等離子體刻蝕來(lái)完成的，等離子體刻蝕的缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生離子誘導(dǎo)損傷，難以獲得光滑的刻蝕側(cè)壁。為了更好地控制表面粗糙度，英思特采用了一種稱為數(shù)字蝕刻的技術(shù)來(lái)進(jìn)行研究。

實(shí)驗(yàn)與討論

我們通過(guò)選擇PEC二元GaN刻蝕方法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用二元蝕刻不需要復(fù)雜的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)更好的控制和精度。同時(shí)利用二元蝕刻不需要外部刺激以及任何的電極，可以在室溫或更高的溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

所有的GaN膜通過(guò)LED掩模圖案化，然后使用電子束沉積在GaN膜上沉積200 nm的Ni層，在Ni剝離之后，圖案化的GaN膜留下Ni和GaN膜。

圖1顯示了本征GaN、n-GaN和p- GaN膜的蝕刻速率(單位為nm/周期)與從室溫25℃到75℃的溫度的關(guān)系。循環(huán)總共需要大約2分鐘(30秒的5% K2S2O8，30秒的KOH和60秒的去離子水)。我們通過(guò)數(shù)字化的方式完成了實(shí)驗(yàn)，并且沒(méi)有使用可以明顯提高化學(xué)反應(yīng)速率的紫外線光源，因此，基本上我們有意降低GaN蝕刻速率，以實(shí)現(xiàn)更好的表面粗糙度控制。

圖1：氮化鎵K2S2O8/KOH二元蝕刻速率與溫度的關(guān)系

在75℃下，由于更高的摻雜濃度和更多的缺陷，這使得初始蝕刻更容易開(kāi)始，因此n-GaN具有最高的蝕刻速。

我們還使用AFM進(jìn)行表面拓?fù)浜痛植诙葴y(cè)量。GaN二元蝕刻前后的GaN表面的AFM圖像如圖2所示。

圖2

上面的AFM圖像是通過(guò)接觸式AFM掃描拍攝的，X和Y方向是掃描區(qū)域，Z方向顯示表面粗糙度。AFM圖像顯示在GaN蝕刻之前GaN表面是光滑的，這證明了我們的MOCVD生長(zhǎng)技術(shù)。

結(jié)論

英思特分別在室溫和高溫下，通過(guò)藍(lán)寶石上的本征GaN、n摻雜GaN和p摻雜GaN膜上成功地進(jìn)行了K2S2O8/KOH二元蝕刻。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蝕刻速率相對(duì)較低，但是可以高精度地控制表面粗糙度。

審核編輯：湯梓紅