氮化物半导体GaN 的光辅助湿法腐蚀3.PDF

　第 19 卷第 9 期　　　　　　　　半　导　体　学　报　　　　　　　　 . 19, . 9　 V o l N o 　1998 年 9 月　　　　　　CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S　　　　　　Sep. , 1998　 氮化物半导体 GaN 的光辅助湿法腐蚀 章　蓓　黄其煜　周大勇　戴　伦　张国义 (北京大学物理系和介观物理国家重点实验室　北京　100871) 摘要　 本工作报道了一种光辅助湿法腐蚀半导体氮化物 GaN 的新方法. 这一腐蚀技术具有 简单, 易控制和低损伤等优点. 采用 200 汞灯辐照和 溶液腐蚀可得到几百纳米分的 W N aOH 腐蚀速率. 研究了影响腐蚀速率的因素并讨论了腐蚀机制. : 8160 , 7340 , 7240; 　 : 2520 , 2550 , 2530 PACC C M EEACC D E N 1　引言 族氮化物半导体正日益受到人们的重视. 因为它们和它们所组成的三元合金体系的 能隙覆盖了从大部分可见光波段一直到紫外波段, 在光电子器件尤其是在蓝光、紫外光等短 波长的发光和探测器件, 以及高温微电子器件等方面具有诱人的应用前景. 器件的制备离不开图形化和刻蚀, 而湿法腐蚀是广泛采用的方法之一, 一般而言它具有 工艺简单、低损伤、高腐蚀速率等优点. 但是, 由于GaN 具有极好的化学稳定性, 室温下采用 普通化学腐蚀方法难以奏效, 给 GaN 基半导体器件研制带来了困难. 迄今为止尚未见到在 [ 1～ 5 ] 室温下用普通湿法腐蚀 GaN 成功的报道 . 光辅助湿法腐蚀是利用能量大于半导体禁带宽度的光束照射浸入腐蚀液的样品, 实现 对材料的光电化学腐蚀, 是湿法化学腐蚀方法的一个补充. Khare [ 6 ] 等人报道了利用激光辅 助湿法腐蚀 GaA s 的结果. 最近, 不同的研究小组提出利用激光辅助或增强的 GaN 刻蚀方 [ 7, 8 ] [ 7 ] 法 . 如 等人利用 激光辐照进行 的湿法腐蚀, 但他们得到的结果并 M in sky H e Cd GaN 不理想, 腐蚀不均匀, 与激光束的模式有关, 而且光斑直径太小, 难以满足 GaN 各种器件研 制的需要. 而 Kelly [ 8 ] 利用激光刻蚀 GaN , 只能形成光栅结构. 由于汞灯能发射出光子能量 大于 GaN 禁带宽度的很强的紫外线, 因此我们提出了采用汞灯辐照进行GaN 湿法腐蚀的 设想. 本文报道了我们采用普通汞灯为光源进行室温光辅助湿法腐蚀 GaN 获得成功并进行 腐蚀规律研究的初步结果. 　 国家自然科学基金资助项目, 章　蓓　女, 1939 年出生, 教授, 主要从事半导体物理、光电子和介观物理方面的研究工作 黄其煜　男, 1975 年出生, 北京大学物理系 97 年毕业生 周大勇　男, 1973 年出生, 北京大学物理系 97 年毕业生 收到,定稿 9 期　　　　　　　　章　蓓等: 　氮化物半导体 的光辅助湿法腐蚀