电流|《炬丰科技-半导体工艺》GaN在碱性 S2O82-溶液中的光刻机理( 二 )

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图1。电流密度–在0.02M KOH溶液中n型GaN的电位图在黑暗中记录a在光照下记录b。加入0.02M S2O 2-8后在黑暗中得到曲线c在光照下得到曲线d。以10毫伏/秒的速度扫描电势。溶液没有搅拌。UFB是氮化镓在氢氧化钾溶液中的平板电位。

氮化镓的光电刻蚀
图2的曲线a。图4显示了用0.02 M氢氧化钾溶液在两个隔室中未搅拌时记录的电流-时间图。氮化镓电极的面积约为0.09平方厘米.黑暗中看不到电流。在照明时电流瞬间增加随后衰减到大约0.1毫安的稳态值。电流由氧向铂表面的质量传输决定并可通过搅拌或增加铂反电极的面积来增强.11当0.02MS2O2- 8加入反电极的隔室中时光电流增加超过5倍。4、曲线b。在这种情况下当S2O2-8被添加到氮化镓电极的隔室中时这是观察不到的电流由于S2O2-8的光吸收而减小。电流的增强是光电效应蚀刻速率由阳极和阴极过程的速率决定。
如图2所示。5建议通过适当选择实验条件可以控制GaN表面光洁度光强、OH和s2O2-8浓度、氮化镓/铂表面积比和流体动力学决定了短路电位从而决定了蚀刻模式。我们通过实验证实了这一点一些结果显示在图。6.实验是在氮化镓∶铂表面积比为1∶8的单室光电电池中进行的.图6a显示了图案化氮化镓表面的扫描电子显微镜图像该表面在0.004毫摩尔氢氧化钾/0.02毫摩尔S2O2-8的未蚀刻溶液中蚀刻20分钟。获得了一个光滑的表面其表面粗糙度与所接收的样品相当(见插图)。蚀刻速率低至3纳米/分钟并受OH-离子p-OH的质量传输控制即 “抛光”条件。在扩散控制下可以通过搅拌或增加氢氧化钾浓度来提高蚀刻速率。

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结论
用电化学方法研究了S2O2- 8对n型氮化镓在氢氧化钾溶液中光刻的影响。加入S2O 2-8后由于溶液吸收了高能光子光阳极溶解速率降低。加入S2O2-8后阴极反应开始转变为正电位。因此开路光刻是可能的。
在负电势下S2O2-8被还原并形成SO4自由基。通过电致发光测量我们表明自由基向VB中注入空穴。通过使用一个两室电池我们发现与贵金属短路的氮化镓可以作为光电流电池。蚀刻后的表面光洁度对实验条件非常敏感:浓度、表面积比、光强和质量传输。