一种GaAs/AlGaAs晶体材料的非选择腐蚀方法

摘要

一种GaAs/AlGaAs晶体材料的非选择腐蚀方法，属于半导体器件制造技术领域。现有腐蚀方法采用的腐蚀液主要有H2SO4∶H2O2∶H2O体积比分别为1∶8∶8或者3∶3∶1，以及H3PO4∶H2O2∶H2O的体积比分别为1∶1∶10或者1∶1∶5的腐蚀液，在室温或者冰点温度腐蚀，腐蚀液静止。通常适于条形半导体器件的制作，尚不能腐蚀出符合要求的圆形。本发明之腐蚀方法采用由H3PO4和H2O2两种组分组成，各组分的体积比为H3PO4∶H2O2＝10～25∶1的腐蚀液，在30～60℃温度下腐蚀，同时搅动腐蚀液。实现了非选择性腐蚀。本发明可应用于GaAs/AlGaAs半导体器件的制作过程中。

说明书

技术领域

本发明是一种腐蚀半导体材料GaAs/AlGaAs的腐蚀方法，属于半导体器件制造技术领域。

背景技术

现有的采用湿法腐蚀制作半导体器件的方法所使用的腐蚀液主要包括硫酸系列和磷酸系列，前者如H₂SO₄∶H₂O₂∶H₂O体积比分别为1∶8∶8或者3∶3∶1的腐蚀液，为典型的各向异性腐蚀液，用于脊型波导器件制造；后者如H₃PO₄∶H₂O₂∶H₂O的体积比分别为1∶1∶10或者1∶1∶5的腐蚀液，也具有明显的各向异性腐蚀特性。通常采用这些腐蚀液腐蚀GaAs/AlGaAs晶体，制作条形半导体器件。腐蚀过程通常是在室温或者冰点温度(0℃)下进行，比如在室温环境下操作，或者将盛有腐蚀液的容器置于冰水中，以得到稳定的腐蚀速率；在腐蚀过程中，腐蚀液是静止的。

发明内容

由于晶向和材料组分以及腐蚀液粘度较低等原因，采用现有腐蚀液制作圆形器件，一般得到的都是近似于菱形的形状。特别是当圆比较小的时候，现有的腐蚀液很难腐蚀出符合要求的圆形形状。较低的腐蚀温度和静止的腐蚀液状态助长了腐蚀在方向上的倾向。概括地说，现有腐蚀方法在腐蚀GaAs/AlGaAs晶体的过程中，表现出腐蚀方向选择性。为了实现GaAs/AlGaAs晶体的非选择腐蚀，本发明提出了一种GaAs/AlGaAs晶体材料的非选择腐蚀方法。

本发明是这样实现的，所采用腐蚀液由重量含量为85％的H₃PO₄和重量含量为30％的H₂O₂两种组分组成，各组分的体积比为H₃PO₄∶H₂O₂＝10～25∶1；腐蚀过程在30～60℃之间的某一温度下进行；同时腐蚀液在外力作用下在容器内沿同一方向旋转。

根据上述技术方案进行的腐蚀过程具有非选择性，能够实现腐蚀出圆形GaAs/AlGaAs晶

  腐蚀液及配比  (体积)  被腐蚀晶体  需腐蚀形状  腐蚀液温度  (℃)  搅拌速率  (rpm)  腐蚀结果  H₃PO₄∶H₂O₂∶H₂O  1∶1∶10  GaAs/AlGaAs  圆形  0  0  菱形  H₃PO₄∶H₂O₂  20∶1  GaAs/AlGaAs  圆形  40  100  圆形

体的目的，可以得到光滑均匀的圆。腐蚀液配制方便，并且可以反复使用。其效果可以从上表看出。

具体实施方式

本发明之腐蚀方法采用重量含量为85％的H₃PO₄和重量含量为30％的H₂O₂两种组分配制的腐蚀液，各组分的体积比为H₃PO₄∶H₂O₂＝10～25∶1。其具体配比视所要达到的腐蚀速率而定，各种实施方式见下表：

  序  号 H₃PO₄和H₂O₂的配比 (体积比)  腐蚀液温度  (℃)  搅拌速率  (rpm)  腐蚀速率  (μm/min)  1  10∶1  60  200  3.2  2  15∶l  50  150  2.5  3  20∶1  40  100  2.0  4  25∶1  30  50  1.4

采用本发明之腐蚀方法腐蚀GaAs/AlGaAs晶体的过程为，将GaAs/AlGaAs晶体擦拭干净；然后以5000转/分钟转速甩胶，所用的胶为AZ-5214正性胶；在90℃温度下前烘10分钟；然后对版、曝光、显影和坚膜，制作出所需圆形胶膜。将处理完的待腐蚀GaAs/AlGaAs晶体放入所配制的腐蚀液中，腐蚀在室温或者加热如30～60℃范围内的某一温度下进行，同时以50～200rpm的速率沿同一方向搅拌盛放在容器内的腐蚀液，或者按同样的速率沿同一方向环行摇动盛放腐蚀液及待腐蚀GaAs/AlGaAs晶体的容器，直到完成非选择性湿法腐蚀。本发明之腐蚀方法可应用于采用GaAs/AlGaAs晶体材料制作半导体器件的过程中，如环形腔激光器等，也可以用在制作微透镜等微小元件的过程中。