CN115808508B

CN115808508B - 一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置

Info

Publication number: CN115808508B
Application number: CN202310049844.4A
Authority: CN
Inventors: 印新达; 周志学
Original assignee: Wuhan Xinweiyuan Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Xinweiyuan Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-01
Filing date: 2023-02-01
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2043-02-01
Also published as: CN115808508A

Abstract

本发明涉及GaN材料损伤检测技术领域。本发明涉及一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置。其包括固定装置和设置于固定装置上的测试装置，固定装置包括底座，测试装置包括检测机构，检测机构包括检测件。本发明在对GaN半导体材料刻蚀位置进行检测时，采用注入液体的方式对刻蚀位置进行检测，根据注入液体的量判断GaN半导体材料刻蚀位置是否存在损伤，在注满检测液时，通过检测液的压力使压力环向上移动，进而带动流通环向下移动，避免检测液再经过流通槽流动至GaN半导体材料刻蚀位置，导致GaN半导体材料刻蚀位置受到的压力过大导致损坏，同时保证对GaN半导体材料刻蚀位置的检测效果。

Description

一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置

技术领域

本发明涉及GaN材料损伤检测技术领域，具体地说，涉及一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置。

背景技术

GaN即氮化镓，属第三代半导体材料，六角纤锌矿结构，GaN材料具有禁带宽度大、热导率高、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性,是现在世界上人们最感兴趣的半导体材料之一，GaN材料在高亮度蓝、绿、紫和白光二极管,蓝、紫色激光器以及抗辐射、高温大功率微波器件等领域有着广泛的应用潜力和良好的市场前景，在对GaN材料进行加工时，ICP刻蚀是其中一种加工手段，ICP刻蚀采用侧壁钝化技术，沉积与刻蚀交替进行，各向异性刻蚀效果好，在精确控制线宽的下能刻蚀出高深宽比形貌，ICP刻蚀的基本原理是：首先在侧壁上沉积一层聚合物钝化膜，再将聚合物和硅同时进行刻蚀，在这个循环中通过刻蚀和沉积间的平衡控制来得到精确的各向异性刻蚀效果，在ICP刻蚀的过程中会出现半导体刻蚀位置的侧壁和底部产生损伤的现象，这样会导致半导体在后期的加工中出现问题，影响使用，为了提高半导体加工的质量，需要在进行ICP刻蚀后对半导体是否产生损伤进行检测，因此，提供了一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，包括固定装置和设置于固定装置上的测试装置，所述固定装置包括底座，所述测试装置包括检测机构，所述检测机构包括检测件，对GaN半导体材料进行检测时，所述检测件的底端和底座的顶端贴合，所述底座的顶部设有升降结构，所述升降结构用于带动检测件在竖直方向上移动，所述检测件的内部设有检测结构，所述检测结构用于对GaN半导体材料顶部的刻蚀位置注入检测液并显示注入检测液的量，所述检测件的内部设有限定结构，对GaN半导体材料进行检测前，所述限定结构对检测件内部的检测液进行密封，当GaN半导体材料顶部的刻蚀位置注满检测液时，所述限定结构重新对检测件的内部进行密封。

作为本技术方案的进一步改进，所述升降结构包括若干液压杆，所述液压杆固定设置于底座的顶部，所述液压杆的顶部设有升降板，所述液压杆的活塞杆和升降板固定连接，所述升降板的底端和检测件固定连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述检测结构包括油压杆，所述油压杆固定设置于检测件的内部，所述油压杆的底部设有压力板，所述检测件的内部开设有储存腔，所述压力板滑动设置于储存腔的内部，所述压力板的顶端和油压杆的活塞杆同步移动。

作为本技术方案的进一步改进，所述压力板的顶部固定连接有压力架，所述压力架的一端固定连接有指针，所述压力架的一端贯穿检测件的侧壁，所述储存腔的底部开设有流通槽。

作为本技术方案的进一步改进，所述限定结构包括阻流机构，所述阻流机构包括流通环，所述流通环滑动设置于流通槽的内部，所述流通槽的底部设有阻流环，所述阻流环滑动设置于流通槽的内部，对GaN半导体材料的刻蚀位置注入检测液之前，所述流通环的底端和阻流环的顶端贴合，所述阻流环的两侧固定连接有耳板，所述耳板的底端固定连接有阻流弹簧。

作为本技术方案的进一步改进，所述限定结构还包括同步机构，所述同步机构包括两个压力环，所述压力环和检测件的底端插接配合，所述压力环顶部的两端位置固定连接有同步弹簧，所述压力环的顶部设有同步结构，所述同步结构用于使压力环和流通环同步移动。

作为本技术方案的进一步改进，所述同步结构包括套杆，所述套杆的两端插接配合有插杆，顶部的所述插杆和流通环铰接，底部的所述插杆和压力环铰接。

作为本技术方案的进一步改进，所述阻流环的两侧设有锁定机构，所述锁定机构包括滑动板，所述滑动板和检测件滑动连接，所述滑动板的底端贯穿检测件的底端，所述滑动板的一侧设有楔形块。

作为本技术方案的进一步改进，所述楔形块的一端固定连接有锁定架，所述锁定架滑动设置于检测件的内部，所述锁定架的一端固定连接有卡块，所述阻流环的侧壁开设有卡槽，所述卡块和卡槽卡接配合，所述锁定架的一侧固定连接有锁定弹簧。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置中，在对GaN半导体材料刻蚀位置进行检测时，采用注入液体的方式对刻蚀位置进行检测，根据注入液体的量判断GaN半导体材料刻蚀位置是否存在损伤，在注满检测液时，通过检测液的压力使压力环向上移动，进而带动流通环向下移动，避免检测液再经过流通槽流动至GaN半导体材料刻蚀位置，导致GaN半导体材料刻蚀位置受到的压力过大导致损坏，同时保证对GaN半导体材料刻蚀位置的检测效果。

2、该ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置中，在检测件的底端和底座的顶端贴合之前，卡块和卡槽卡接配合，对阻流环的移动进行限定，避免储存腔内部的检测液漏出，在检测件的底端和底座的顶端贴合之后，解除对阻流环的限定，此时可进行正常的检测。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的固定装置的结构示意图；

图3为本发明的测试装置的结构示意图；

图4为本发明的检测机构的结构示意图；

图5为本发明的阻流机构的结构示意图；

图6为本发明的锁定机构的结构示意图；

图7为本发明的同步机构的结构示意图。

图中各个标号意义为：

1、固定装置；

11、底座；12、安置槽；13、液压杆；14、升降板；

2、测试装置；

21、检测机构；211、检测件；212、储存腔；213、油压杆；214、压力板；215、压力架；216、指针；217、流通槽；22、阻流机构；221、流通环；222、阻流环；223、耳板；224、阻流弹簧；225、卡槽；23、锁定机构；231、滑动板；232、楔形块；233、锁定架；234、锁定弹簧；235、卡块；24、同步机构；241、压力环；242、同步弹簧；243、套杆；244、插杆。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例

本实施例目的在于，ICP刻蚀采用侧壁钝化技术，沉积与刻蚀交替进行，各向异性刻蚀效果好，在精确控制线宽的下能刻蚀出高深宽比形貌，ICP刻蚀的基本原理是：首先在侧壁上沉积一层聚合物钝化膜，再将聚合物和硅同时进行刻蚀，在这个循环中通过刻蚀和沉积间的平衡控制来得到精确的各向异性刻蚀效果，在ICP刻蚀的过程中会出现半导体刻蚀位置的侧壁和底部产生损伤的现象，这样会导致半导体在后期的加工中出现问题，影响使用，为了提高半导体加工的质量，需要在进行ICP刻蚀后对半导体是否产生损伤进行检测，因此，提供了一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，请参阅图1-图7所示，包括固定装置1和设置于固定装置1上的测试装置2，固定装置1包括底座11，底座11的顶端开设有安置槽12，安置槽12用于放置GaN半导体材料，底座11用于安放ICP刻蚀后的GaN半导体材料，测试装置2包括检测机构21，检测机构21包括检测件211，对GaN半导体材料进行检测时，检测件211的底端和底座11的顶端贴合，检测件211用于配合底座11将ICP刻蚀后的GaN半导体材料进行固定并将ICP刻蚀后的GaN半导体材料顶部的刻蚀位置进行密封，检测件211设置于底座11的顶部，底座11的顶部设有升降结构，升降结构用于带动检测件211在竖直方向上移动，安置槽12和检测件211根据GaN半导体材料的尺寸进行设计，保证GaN半导体材料安装在安置槽12和检测件211中时，将GaN半导体材料顶部的刻蚀位置进行密封，避免检测液漏出，检测件211的底部位置设有气泵。

为了便于将GaN半导体材料固定在底座11的顶部，升降结构包括若干液压杆13，液压杆13固定设置于底座11的顶部，液压杆13的顶部设有升降板14，液压杆13用于带动升降板14在竖直方向上移动，液压杆13的活塞杆和升降板14固定连接，升降板14的底端和检测件211固定连接。

在安装GaN半导体材料时，液压杆13带动升降板14向上移动，升降板14带动检测件211向上移动，此时检测件211逐渐远离底座11，将GaN半导体材料放置在安置槽12的内部，液压杆13带动升降板14向下移动，升降板14带动检测件211向下移动，完成对GaN半导体材料位置的固定，气泵将GaN半导体材料刻蚀位置的空气抽出，并且检测件211将GaN半导体材料顶部的刻蚀位置进行密封，避免后期对刻蚀位置注入检测液时检测液从GaN半导体材料的顶部漏出。

检测件211的内部设有检测结构，检测结构用于对GaN半导体材料顶部的刻蚀位置注入检测液并显示注入检测液的量。

为了对GaN半导体材料的刻蚀位置是否存在损伤进行检测，检测结构包括油压杆213，油压杆213固定设置于检测件211的内部，油压杆213的底部设有压力板214，油压杆213用于带动压力板214移动，检测件211的内部开设有储存腔212，储存腔212用于储存检测液，压力板214滑动设置于储存腔212的内部，压力板214的顶端和油压杆213的活塞杆同步移动。

压力板214的顶部固定连接有压力架215，压力架215的一端固定连接有指针216，压力架215用于带动指针216移动，压力架215的一端贯穿检测件211的侧壁，检测件211的侧壁设有刻度，指针216在竖直方向的移动通过刻度读出注入GaN半导体材料刻蚀位置的检测液的量，储存腔212的底部开设有流通槽217，流通槽217用于将储存腔212和GaN半导体材料的刻蚀位置相连通。

在对GaN半导体材料进行检测时，油压杆213带动压力板214在储存腔212的内部移动，储存腔212推动储存腔212内部的检测液通过流通槽217注入GaN半导体材料的刻蚀位置，同时压力板214通过压力架215带动指针216移动，将GaN半导体材料的刻蚀位置注满检测液之后，通过指针216的读数得知注入GaN半导体材料的刻蚀位置检测液的量，如果读数显示高于设定的量，则表示GaN半导体材料的刻蚀位置存在损伤。

检测件211的内部设有限定结构，对GaN半导体材料进行检测前，限定结构对检测件211内部的检测液进行密封，当GaN半导体材料顶部的刻蚀位置注满检测液时，限定结构重新对检测件211的内部进行密封。

为了避免将GaN半导体材料固定之前导致检测液漏出，限定结构包括阻流机构22，阻流机构22包括流通环221，流通环221滑动设置于流通槽217的内部，流通槽217的底部设有阻流环222，阻流环222滑动设置于流通槽217的内部，对GaN半导体材料的刻蚀位置注入检测液之前，流通环221的底端和阻流环222的顶端贴合，阻流环222的两侧固定连接有耳板223，耳板223的底端固定连接有阻流弹簧224，阻流弹簧224用于给耳板223一个向上的推力，阻流弹簧224的底端和检测件211固定连接，流通环221和阻流环222贴合时，检测液不能通过流通槽217。

对GaN半导体材料的刻蚀位置进行检测之前，阻流弹簧224给耳板223施加一个向上的推力，使阻流环222向上移动，此时阻流环222的顶端和流通环221的底端贴合，对流通槽217中检测液的流动进行限定，避免对GaN半导体材料的刻蚀位置检测之前检测液漏出，在对GaN半导体材料的刻蚀位置检测时，压力板214给检测液施加压力，检测液的压力推动阻流环222克服阻流弹簧224的弹力向下移动，此时检测液通过流通槽217流动至GaN半导体材料的刻蚀位置，完成检测，在检测前阻流环222的内部是空腔，但在检测后阻流环222的内部注满检测液，为了降低对GaN半导体材料刻蚀位置测试的误差，在计算GaN半导体材料刻蚀位置的容积时，将指针216指向的度数减去阻流环222内部的容积，进而得出准确结果。

限定结构还包括同步机构24，同步机构24包括两个压力环241，压力环241和检测件211的底端插接配合，压力环241顶部的两端位置固定连接有同步弹簧242，同步弹簧242用于给压力环241提供一个向下的推力，同步弹簧242的顶端和检测件211固定连接，压力环241的顶部设有同步结构，同步结构用于使压力环241和流通环221同步移动。

同步结构包括套杆243，套杆243的中部位置和检测件211铰接，套杆243的两端插接配合有插杆244，顶部的插杆244和流通环221铰接，底部的插杆244和压力环241铰接。

在GaN半导体材料的刻蚀位置注满检测液时，检测液通过流通槽217流动，检测液的压力使压力环241克服同步弹簧242的弹力向上移动，压力环241带动套杆243和插杆244转动，插杆244带动流通环221向下移动，此时流通环221得到底端和阻流环222的顶端贴合，完成流通槽217的重新密封，避免检测液持续流出。

为了避免在检测件211安装在底座11的顶部之前检测液经过流通槽217漏出，阻流环222的两侧设有锁定机构23，锁定机构23包括滑动板231，滑动板231和检测件211滑动连接，滑动板231的底端贯穿检测件211的底端，滑动板231的一侧设有楔形块232，滑动板231向上移动的过程中带动楔形块232移动。

楔形块232的一端固定连接有锁定架233，楔形块232用于带动锁定架233移动，锁定架233滑动设置于检测件211的内部，锁定架233的一端固定连接有卡块235，阻流环222的侧壁开设有卡槽225，卡块235和卡槽225卡接配合，锁定架233的一侧固定连接有锁定弹簧234，锁定弹簧234用于给锁定架233提供一个拉力，锁定弹簧234的一端和检测件211固定连接。

在检测件211的底端和底座11的顶端贴合之前，锁定弹簧234带动锁定架233移动，锁定架233带动卡块235和卡槽225卡接，此时阻流环222的位置得到限定，阻流环222不会发生滑动，避免检查液在对GaN半导体材料检测前，阻流环222发生滑动。

在检测件211的底端啮合底座11的顶端贴合之后，滑动板231带动楔形块232移动，楔形块232带动锁定架233克服锁定弹簧234的拉力移动，锁定架233带动卡块235脱离和卡槽225的卡接配合，此时阻流环222可以进行滑动，进而完成对GaN半导体材料的刻蚀位置的检测。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，其特征在于：包括固定装置（1）和设置于固定装置（1）上的测试装置（2），所述固定装置（1）包括底座（11），所述测试装置（2）包括检测机构（21），所述检测机构（21）包括检测件（211），对GaN半导体材料进行检测时，所述检测件（211）的底端和底座（11）的顶端贴合，所述底座（11）的顶部设有升降结构，所述升降结构用于带动检测件（211）在竖直方向上移动，所述检测件（211）的内部设有检测结构，所述检测结构用于对GaN半导体材料顶部的刻蚀位置注入检测液并显示注入检测液的量，所述检测件（211）的内部设有限定结构，对GaN半导体材料进行检测前，所述限定结构对检测件（211）内部的检测液进行密封，当GaN半导体材料顶部的刻蚀位置注满检测液时，所述限定结构重新对检测件（211）的内部进行密封；

所述升降结构包括若干液压杆（13），所述液压杆（13）固定设置于底座（11）的顶部，所述液压杆（13）的顶部设有升降板（14），所述液压杆（13）的活塞杆和升降板（14）固定连接，所述升降板（14）的底端和检测件（211）固定连接；

所述检测结构包括油压杆（213），所述油压杆（213）固定设置于检测件（211）的内部，所述油压杆（213）的底部设有压力板（214），所述检测件（211）的内部开设有储存腔（212），所述压力板（214）滑动设置于储存腔（212）的内部，所述压力板（214）的顶端和油压杆（213）的活塞杆同步移动；

所述压力板（214）的顶部固定连接有压力架（215），所述压力架（215）的一端固定连接有指针（216），所述压力架（215）的一端贯穿检测件（211）的侧壁，所述储存腔（212）的底部开设有流通槽（217）。

2.根据权利要求1所述的ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，其特征在于：所述限定结构包括阻流机构（22），所述阻流机构（22）包括流通环（221），所述流通环（221）滑动设置于流通槽（217）的内部，所述流通槽（217）的底部设有阻流环（222），所述阻流环（222）滑动设置于流通槽（217）的内部，对GaN半导体材料的刻蚀位置注入检测液之前，所述流通环（221）的底端和阻流环（222）的顶端贴合，所述阻流环（222）的两侧固定连接有耳板（223），所述耳板（223）的底端固定连接有阻流弹簧（224）。

3.根据权利要求2所述的ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，其特征在于：所述限定结构还包括同步机构（24），所述同步机构（24）包括两个压力环（241），所述压力环（241）和检测件（211）的底端插接配合，所述压力环（241）顶部的两端位置固定连接有同步弹簧（242），所述压力环（241）的顶部设有同步结构，所述同步结构用于使压力环（241）和流通环（221）同步移动。

4.根据权利要求3所述的ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，其特征在于：所述同步结构包括套杆（243），所述套杆（243）的两端插接配合有插杆（244），顶部的所述插杆（244）和流通环（221）铰接，底部的所述插杆（244）和压力环（241）铰接。

5.根据权利要求2所述的ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，其特征在于：所述阻流环（222）的两侧设有锁定机构（23），所述锁定机构（23）包括滑动板（231），所述滑动板（231）和检测件（211）滑动连接，所述滑动板（231）的底端贯穿检测件（211）的底端，所述滑动板（231）的一侧设有楔形块（232）。

6.根据权利要求5所述的ICP刻蚀对GaN材料表面损伤检测装置，其特征在于：所述楔形块（232）的一端固定连接有锁定架（233），所述锁定架（233）滑动设置于检测件（211）的内部，所述锁定架（233）的一端固定连接有卡块（235），所述阻流环（222）的侧壁开设有卡槽（225），所述卡块（235）和卡槽（225）卡接配合，所述锁定架（233）的一侧固定连接有锁定弹簧（234）。