CN101944557A - 氮化镓基大功率芯片侧面的高阶侧腐蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮化镓基大功率芯片侧面的高阶侧腐蚀方法，涉及酸溶液腐蚀技术领域；本发明包括步骤：由分析纯磷酸和12MΩ去离子超纯水混合而成磷酸溶液；在氮化镓基大功率芯片的氮化镓外延层的上表面生成二氧化硅保护层；将具有二氧化硅保护层的氮化镓基大功率芯片放入磷酸溶液中腐蚀，把氮化镓外延层的侧面蚀刻成斜面，侧面与上表面的夹角为锐角；取出侧面蚀刻成斜面的氮化镓基大功率芯片，使用BOE溶液去除氮化镓外延层的上表面的二氧化硅保护层；本技术方案可以消除焦炭聚积及其带来的负面影响，而且，将侧面蚀刻成斜面，可增大出光面积，提高芯片出光率。

Description

氮化镓基大功率芯片侧面的高阶侧腐蚀方法
技术领域
本发明涉及酸溶液腐蚀技术领域，尤其涉及一种氮化镓基大功率芯片侧面的高阶侧腐蚀方法。
背景技术
氮化镓(GaN)基大功率芯片在激光切割过程中，由于瞬间的高热产生碳化现象，氮化镓基大功率芯片的侧面聚积了焦炭，遮挡了侧面光线透出，甚至可能产生微导电现象引致漏电。现有技术使用布抹掉焦炭，但效果并不好。
发明内容
本发明提供一种氮化镓基大功率芯片侧面的高阶侧腐蚀方法，以实现使用酸溶液将氮化镓基大功率芯片侧面蚀刻成斜面，消除焦炭聚积及其带来的负面影响，且增大出光面积，提高芯片出光率。
氮化镓基大功率芯片侧面的高阶侧腐蚀方法，包括步骤：A.由分析纯磷酸和去离子超纯水混合而成磷酸溶液；B.在氮化镓基大功率芯片的氮化镓外延层的上表面生成二氧化硅保护层；C.将具有二氧化硅保护层的氮化镓基大功率芯片放入磷酸溶液中腐蚀，把氮化镓外延层的侧面蚀刻成斜面，侧面与上表面的夹角为锐角；D.取出侧面蚀刻成斜面的氮化镓基大功率芯片，使用BOE溶液去除氮化镓外延层的上表面的二氧化硅保护层。
其中，步骤A之后，进一步包括步骤A1：将磷酸溶液加热至200±5℃，保持磷酸溶液为恒温状态。
其中，氮化镓外延层由P型氮化镓子层和N型氮化镓子层组成，P型氮化镓子层位于N型氮化镓子层的上方；在氮化镓基大功率芯片的氮化镓外延层的上表面生成二氧化硅保护层具体为：应用增强型等离子体化学沉积设备，在氮化镓基大功率芯片的P型氮化镓子层的上表面沉积厚度2μm的二氧化硅保护层。
其中，在步骤C之前，进一步包括步骤B1：按照预先设计芯片尺寸大小，应用激光切割机对氮化镓基大功率芯片进行切割，把氮化镓外延层切开。
其中，将具有二氧化硅保护层的氮化镓基大功率芯片放入磷酸溶液中腐蚀具体为：将氮化镓基大功率芯片装入聚四氟乙烯花篮，浸没在磷酸溶液中，并每隔1分钟提起花篮进行上下平动和转动操作，然后再浸没在磷酸溶液中，腐蚀过程为10-15分钟。
其中，侧面与上表面的夹角的范围为25-60度。
其中，侧面与上表面的夹角具体为45度。
其中，在步骤D之前，进一步包括步骤C1：对腐蚀后的氮化镓基大功率芯片进行超纯水清洗、溢流，水阻为12MΩ。
其中，在步骤D之后，进一步包括步骤D1：对去除二氧化硅保护层后的氮化镓基大功率芯片进行超纯水清洗、溢流，水阻为12MΩ。
其中，在步骤D1之后，进一步包括步骤D2：利用热氮旋干仪吹干氮化镓基大功率芯片，其中，气流温度为100℃，氮气流量为0.5L/min，时间为300秒。
从以上的技术方案可以看出，本发明包括步骤：A.由分析纯磷酸和12MΩ去离子超纯水混合而成磷酸溶液；B.在氮化镓基大功率芯片的氮化镓外延层的上表面生成二氧化硅保护层；C.将具有二氧化硅保护层的氮化镓基大功率芯片放入磷酸溶液中腐蚀，把氮化镓外延层的侧面蚀刻成斜面，侧面与上表面的夹角为锐角；D.取出侧面蚀刻成斜面的氮化镓基大功率芯片，使用BOE溶液去除氮化镓外延层的上表面的二氧化硅保护层。本技术方案可以消除焦炭聚积及其带来的负面影响，而且，将侧面蚀刻成斜面，可增大出光面积，提高芯片出光率。
附图说明
图1为本发明腐蚀方法的流程图；
图2为本发明芯片与现有技术芯片对比的示意图。
具体实施方式
参见图1，为本发明腐蚀方法的流程图。氮化镓基大功率芯片侧面的高阶侧腐蚀方法，包括步骤：
步骤101.由分析纯磷酸和12MΩ去离子超纯水混合而成磷酸溶液；将磷酸溶液加热至200±5℃，保持磷酸溶液为恒温状态。
步骤102.在氮化镓基大功率芯片的氮化镓外延层的上表面生成二氧化硅保护层。本实施例中，应用增强型等离子体化学沉积设备，在氮化镓基大功率芯片的氮化镓外延层的上表面沉积厚度2μm的二氧化硅保护层。氮化镓外延层由P型氮化镓子层和N型氮化镓子层组成，P型氮化镓子层位于N型氮化镓子层的上方，在P型氮化镓子层的上表面沉积二氧化硅保护层。
步骤103.按照预先设计芯片尺寸大小，应用激光切割机对氮化镓基大功率芯片进行切割，把氮化镓外延层切开。如果芯片不需要切割或之前已经切割好，这个步骤可省略。
步骤104.将具有二氧化硅保护层的氮化镓基大功率芯片放入磷酸溶液中腐蚀，把氮化镓外延层的侧面蚀刻成斜面，侧面与上表面的夹角为锐角。本实施例中，将氮化镓基大功率芯片装入聚四氟乙烯花篮，浸没在磷酸溶液中，并每隔1分钟提起花篮进行上下平动和转动操作，然后再浸没在磷酸溶液中，腐蚀过程为10-15分钟；侧面与上表面的夹角的范围为25-60度。优选的实施例为，侧面与上表面的夹角具体为45度。提起花篮进行上下平动和转动操作，是为了达到腐蚀一致性。需要说明的是，磷酸溶液的温度不同，蚀刻夹度不同，导致腐蚀的用时不同。
步骤105.对腐蚀后的氮化镓基大功率芯片进行超纯水清洗、溢流，水阻为12MΩ。
步骤106.取出氮化镓基大功率芯片，使用BOE溶液(缓冲氧化蚀刻剂)去除氮化镓外延层的上表面的二氧化硅保护层。当然，可使用氟化铵(NH4F)溶液、氢氟酸(HF)溶液等去除保护层。
步骤107.对去除二氧化硅保护层后的氮化镓基大功率芯片进行超纯水清洗、溢流，水阻为12MΩ。
步骤108.利用热氮旋干仪吹干氮化镓基大功率芯片，其中，气流温度为100℃，氮气流量为0.5L/min，时间为300秒。
参见图2，为本发明芯片与现有技术芯片对比的示意图。图2的左边为现有技术芯片示意图，氮化镓基大功率芯片在激光切割后，侧面聚积了焦炭12，影响出光效果，且氮化镓基大功率芯片呈扁平四棱柱形状，侧面与底面垂直。图2的右边为本发明芯片的示意图，图中的保护层还未去除，氮化镓基大功率芯片包括三氧化二铝(Al2O3)衬底层11和氮化镓外延层10；氮化镓外延层10由P型氮化镓子层和N型氮化镓子层组成，P型氮化镓子层位于N型氮化镓子层的上方；二氧化硅保护层13位于P型氮化镓子层的上表面，由于P型氮化镓子层和N型氮化镓子层的特性不同，磷酸溶液对它们的腐蚀能力不同，腐蚀后，消除了焦炭12，氮化镓外延层10的侧面蚀刻成斜面，侧面与上表面的夹角为锐角。
本技术方案可以消除焦炭聚积及其带来的负面影响，而且，将氮化镓基大功率芯片侧面蚀刻成斜面，可增大出光面积，提高芯片出光率。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.氮化镓基大功率芯片侧面的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，包括步骤：
A.由分析纯磷酸和去离子超纯水混合而成磷酸溶液；
B.在氮化镓基大功率芯片的氮化镓外延层的上表面生成二氧化硅保护层；
C.将具有二氧化硅保护层的氮化镓基大功率芯片放入磷酸溶液中腐蚀，把氮化镓外延层的侧面蚀刻成斜面，侧面与上表面的夹角为锐角；
D.取出侧面蚀刻成斜面的氮化镓基大功率芯片，使用BOE溶液去除氮化镓外延层的上表面的二氧化硅保护层。
2.根据权利要求1所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，所述步骤A之后，进一步包括步骤A1：将磷酸溶液加热至200±5℃，保持磷酸溶液为恒温状态。
3.根据权利要求1所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，所述氮化镓外延层由P型氮化镓子层和N型氮化镓子层组成，P型氮化镓子层位于N型氮化镓子层的上方；
所述在氮化镓基大功率芯片的氮化镓外延层的上表面生成二氧化硅保护层具体为：应用增强型等离子体化学沉积设备，在氮化镓基大功率芯片的P型氮化镓子层的上表面沉积厚度2μm的二氧化硅保护层。
4.根据权利要求1所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，在步骤C之前，进一步包括步骤B1：按照预先设计芯片尺寸大小，应用激光切割机对氮化镓基大功率芯片进行切割，把氮化镓外延层切开。
5.根据权利要求1所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，所述将具有二氧化硅保护层的氮化镓基大功率芯片放入磷酸溶液中腐蚀具体为：将氮化镓基大功率芯片装入聚四氟乙烯花篮，浸没在磷酸溶液中，并每隔1分钟提起花篮进行上下平动和转动操作，然后再浸没在磷酸溶液中，腐蚀过程为10-15分钟。
6.根据权利要求1所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，所述侧面与上表面的夹角的范围为25-60度。
7.根据权利要求6所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，所述侧面与上表面的夹角具体为45度。
8.根据权利要求1所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，在步骤D之前，进一步包括步骤C1：对腐蚀后的氮化镓基大功率芯片进行超纯水清洗、溢流，水阻为12MΩ。
9.根据权利要求1所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，在步骤D之后，进一步包括步骤D1：对去除二氧化硅保护层后的氮化镓基大功率芯片进行超纯水清洗、溢流，水阻为12MΩ。
10.根据权利要求9所述的高阶侧腐蚀方法，其特征在于，在步骤D1之后，进一步包括步骤D2：利用热氮旋干仪吹干氮化镓基大功率芯片；其中，气流温度为100℃，氮气流量为0.5L/min，时间为300秒。
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