关于氮化镓的晶体学湿式化学蚀刻的研究

光增强电化学（PEC）湿蚀刻也被证明用于氮化镓。PEC蚀刻具有设备成本相对较低、表面损伤较低的优点，但尚未找到一种生产光滑的垂直侧壁的方法。氮化镓的裂切面也有报道，在蓝宝石基质上生长的氮化镓的均方粒根粗糙度在16nm之间，在尖晶石基质上生长的氮化镓的均方根粒度在11和0.3nm之间。

虽然已经发现基于氢氧化钾的溶液可以蚀刻氮化铝和氮化铟锡，但之前还没有发现能够蚀刻高质量氮化镓的酸或碱溶液.在这篇文章中，我们使用乙二醇代替水作为氢氧化钾和氢氧化钠的溶剂，因此我们能够使用90℃至180℃的温度。通过这样做，我们开发了一种两步工艺，将晶体表面蚀刻成ⅲ族氮化物。我们的样品是用金属有机化学气相沉积法在c面蓝宝石上生长的2mm厚的n型GaN外延层。

晶体蚀刻工艺中的两个蚀刻步骤中的第一个用于建立蚀刻深度，并且可以通过几种常见的处理方法来执行。在第一步中，我们使用了几种不同的处理方法，包括氯基等离子体中的反应离子蚀刻、氢氧化钾溶液中的PEC蚀刻。第二步是通过浸入能够晶体蚀刻氮化镓的化学物质来完成的。该蚀刻步骤可以产生光滑的结晶表面，并且可以通过改变第一步骤的取向、化学试剂和温度来选择特定的蚀刻平面。表一总结了本工作中使用的所有化学品的蚀刻速率和晶面。该表中列出的蚀刻平面是蚀刻过程中出现的平面。因为c面$0001%对所有这些化学物质都是不可渗透的，除了在出现腐蚀坑的缺陷位置，它也是一个腐蚀面，腐蚀速率可以忽略不计。

 

总之，提出了一种强有力的各向异性湿法化学刻蚀技术。因为蚀刻本质上是结晶的，我们展示了光滑的垂直侧壁均方根粗糙度小于FESEM的5纳米分辨率。这是所报道的蚀刻氮化镓侧壁的最小粗糙度，表明这种蚀刻对于高反射率激光刻面是有用的。底切能力对于降低双极晶体管等应用中的电容也很重要。

审核编辑：符乾江