技术特征：
1.一种球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤10)获得氮化镓半球以及氮化镓轮幅结构；步骤20)利用afm测量步骤10)的氮化镓半球，获得刻蚀前的氮化镓半球坐标，并利用sem拍摄步骤10)的轮幅结构；步骤30)刻蚀步骤10)的氮化镓半球以及轮幅结构；步骤40)利用afm测量刻蚀后的氮化镓半球，获得刻蚀后的氮化镓半球坐标，并利用sem拍摄刻蚀后的轮幅结构；步骤50)对所述步骤20和步骤40获得的数据进行处理，获得氮化镓湿法刻蚀全速率。2.按照权利要求1所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述步骤10)包括：采用多灰度图叠加的方式，利用fib方法在氮化镓晶片上通过去除氮化镓材料获得凹槽里面放置一个半球的三维结构；所述半球包括半球冠和半球底。3.按照权利要求2所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述半球使用多张灰度图叠加，利用fib进行加工，设赤道的纬度设定为90度，球顶纬度为0度，球冠的纬度范围是0-60度，球底的纬度范围是30-90度。4.按照权利要求1所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述步骤10)还包括：利用fib技术在氮化镓晶片上加工轮幅结构：首先，基于氮化镓腐蚀的六对称性，加工180度的轮幅结构，有三个对称循环；其次，在0-90度，90-180度每隔10度加工一个楔形结构，然后从5-95度，95-175度每隔10度加工一个楔形结构，从而拼接起来相当于从0-180度每隔5度的一个轮幅结构。5.按照权利要求2所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述步骤20)中，采用原子力显微镜扫描半球冠以及半球底，得到半球冠和半球底的三维坐标，顶部朝向均为c[0 0 0 1]，作为半球纬度的起始方向；在做一个标记，作为半球经度θ的起始方向；利用场发射扫描电镜拍摄加工后的轮幅结构。6.按照权利要求2所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述步骤30)中，刻蚀t时间后，球面任意一晶面沿径向方向向内刻蚀平移，刻蚀深度为ε1；邻近晶面向内刻蚀平移，刻蚀深度为ε2；为防止两晶面发生干涉，则刻蚀深度ε1、ε2满足式(1)：|ε
1-ε2|≤r(1-cosγ)
ꢀꢀꢀꢀ
式(1)根据式(1)，获得允许最大刻蚀深度ε
max
满足式(2)：ε
max
＝μ
·
r(1-cosγ)
ꢀꢀꢀꢀ
式(2)其中，r表示半球半径；γ表示三坐标测量时的最小间距角度，μ表示经验系数；刻蚀时间和最大刻蚀深度之间的关系，如式(3)所示：其中，δt表示刻蚀时间，v
max
表示氮化镓晶面的最大刻蚀速率。7.按照权利要求1所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述步骤30)包括如下步骤：步骤301)对氮化镓晶片进行清洗；步骤302)对清洗后的氮化镓晶片进行刻蚀：先将氮化镓晶片放置在夹具的格子中，然后将az400k溶液放入容器中，并将夹具半浸没在溶液中，使得夹具的主体一半浸没在溶液
中，另一半位于空气中，氮化镓晶片不接触溶液；对az400k溶液升温，提高夹具温度，随着夹具温度的提高而提高晶片温度；待az400k溶液温度达到80℃时，将夹具完全放入溶液中刻蚀，对氮化镓晶片进行刻蚀。8.按照权利要求7所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述步骤302)中，根据刻蚀时间控制氮化镓晶片刻蚀的时间。9.按照权利要求7所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述步骤301)具体包括：先使用丙酮清洗氮化镓晶片，去除残留的有机杂质；再使用异丙酮清洗，使得晶圆具有亲水性；接着再以去离子水清洗，将残留的异丙酮去除；最后用超声波震荡器去除晶圆上的小颗粒，并进行烘干。10.按照权利要求1所述的球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，其特征在于，所述步骤50)包括如下步骤：步骤501)计算半球冠速率矩阵：首先从步骤20)中获得的刻蚀前的氮化镓半球坐标和步骤40)获得刻蚀后的氮化镓半球坐标中，提取球冠的数据点，随后利用nlinfit函数拟合得到球心，接着将球冠的数据根据拟合的球心进行插值，最后将刻蚀前后处理插值过的数据做差，并且除以刻蚀的时间，从而得到半球冠刻蚀速率矩阵，其过程如下式(4)所示；其中，v表示刻蚀速率，δ
b
表示刻蚀前球面各点到球心的距离，δ
a
表示刻蚀后球面各点到球心的距离，δt表示刻蚀时间。步骤502)计算半球底速率矩阵：首先从步骤20)中获得的刻蚀前的氮化镓半球坐标和步骤40)获得刻蚀后的氮化镓半球坐标中，提取半球底侧面的数据点作为待处理数据，随后利用nlinfit函数拟合得到球心，接着将待处理数据根据拟合的球心进行插值，最后将刻蚀前后处理插值过的数据做差，并且除以刻蚀的时间，从而得到半球底刻蚀速率矩阵；步骤503)计算赤道刻蚀速率：设轮辐实验中每个楔形结构的尖端为起始刻蚀点，腐蚀一段时间后，刻蚀点出现回缩现象，此时的刻蚀点是一个圆角；由于侧壁的刻蚀深度δw非常小，将对刻蚀深度δw的测量转换为对回缩长度δl的测量，其中，楔形结构尖点的位置决定了回缩长度δl；根据楔形结构几何尺寸及与顶角α之间的关系，回缩长度δl表示为下式(5)：刻蚀时间δt的情况下，利用式(6)计算得到赤道刻蚀速率v：步骤504)将步骤501)获得的半球冠速率矩阵、将步骤502)获得的半球底速率矩阵和步骤503)获得的赤道刻蚀速率进行拼接，得到氮化镓刻蚀全速率。
技术总结
本发明公开了一种球型分层确定氮化镓湿法刻蚀全速率的方法，包括如下步骤：步骤10)获得氮化镓半球以及氮化镓轮幅结构；步骤20)利用AFM测量步骤10)的氮化镓半球，获得刻蚀前的氮化镓半球坐标，并利用SEM拍摄步骤10)的轮幅结构；步骤30)刻蚀步骤10)的氮化镓半球以及轮幅结构；步骤40)利用AFM测量刻蚀后的氮化镓半球，获得刻蚀后的氮化镓半球坐标，并利用SEM拍摄刻蚀后的轮幅结构；步骤50)对所述步骤20和步骤40获得的数据进行处理，获得氮化镓湿法刻蚀全速率。该方法通过借助灰度图利用聚焦离子束技术在氮化镓晶片上加工出凸半球冠及凸半球底以及轮幅结构。并且腐蚀前后借助原子力显微镜获得腐蚀前后半球冠和半球底坐标点，从而得到刻蚀速率。得到刻蚀速率。得到刻蚀速率。
技术研发人员：幸研 陈晔
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/9/20