掃碼添加微信，獲取更多半導體相關資料

AIN作為一種穩(wěn)定的半導體表面鈍化劑和薄膜表面聲波器件引起了人們的關注，其高熔點和導熱系數(shù)、寬帶隙和優(yōu)異的機械性能、對其他各種應用都有吸引力。與氮化鎵和InN合金化時，形成一個異質結構體系，操作譜較寬，作為光學發(fā)射器和探測器，以及具有高溫電子學的潛力，特別是，藍/綠色發(fā)光二極管和紫外探測器的高質量單晶在氧化鋁和其他底物上外延生長的進展，藍/綠色發(fā)光二極管和紫外探測器的最新進展成為可能。

對AIN和相關合金應用的一個關鍵要求是開發(fā)用于器件結構圖案化的受控濕和干蝕刻技術，各種不同的蝕刻溶液已被用于非晶或多晶AIN，但迄今為止沒有一種被證明適用于單晶材料，對于等離子體輔助化學氣相沉積AIN在Si或III-V襯底上，膨脹或反應性蒸發(fā)的薄膜也在沸騰的HF/H2o、14-16HNO3/HF17或稀釋的NaOH18溶液中被蝕刻，由于缺乏可靠的單晶材料濕蝕刻溶液，氮化物材料的等離子體蝕刻方法備受關注，在之前已經(jīng)證明了在ch4/h2-、氯氣-或br2基的等離子體化學中，AIN的光滑各向異性干蝕刻。

三甲胺丙烷和氮通量從電子回旋共振~ECR！等離子體源~脈波波MPOR610，以2.45GHz和200W正向功率作為生長化學品，在砷化鎵上生長的AIN是多晶的，而在氧化鋁上生長的AIN是缺陷單晶，研究了兩種不同的單晶樣品：第一個有一個雙晶x射線衍射峰寬~的半最大寬度，400弧秒，而第二個的值大約是一半。我們注意到，在AIN樣品的光刻圖案過程中，暴露于AZ400K顯影劑產(chǎn)生大量蝕刻，顯影劑中蝕刻AIN的活性成分為氫氧化鉀，系統(tǒng)研究了AZ400K中AIN的濕性蝕刻特性，確定了蝕刻速率的限速步驟和蝕刻速率對材料質量的依賴關系。

?

圖1

圖1顯示了這三種植物的蝕刻率的阿倫尼烏斯圖不同的樣本。蝕刻以相同的活化能值被熱激活，在所有情況下，此外，該速率對攪拌不敏感，并依賴于蝕刻劑的濃度，這些是反應限制蝕刻的特征。

其中R為溫度T下的蝕刻速率，Ea為蝕刻反應的活化能，k為玻爾茲曼常數(shù)，R0為常數(shù)，可以認為是(OH)2離子與AIN表面反應的嘗試頻率。我們假設r0強烈依賴于材料質量，因為結晶度較差的AIN將有更多的弱鍵或缺陷鍵，這更容易受到顯影劑溶液的攻擊。因此，在我們的AIN中，絕對蝕刻速率取由外延層的晶體質量控制，但蝕刻具有相同的活化能。

?

圖2

圖2顯示了多晶AIN在純AZ400K溶液和5：1H2O：AZ400K溶液中蝕刻深度的時間依賴性，在這兩種情況下都有線性依賴性，蝕刻速率依賴于蝕刻劑濃度，這也是速率控制的特征，而不是擴散控制的蝕刻反應的特征，如果蝕刻是后者，則預計蝕刻深度和活化能在1-6千卡范圍內依賴。

為了證明這種濕蝕刻在器件應用中的適用性，即它提供控制速率和非晶體蝕刻，GaN/InGaN層在結構的頂部清晰可見，其次是AIN，在結構底部可見的第三個區(qū)域是由于氧化鋁襯底的過度進入，干式蝕刻是非選擇性的和高度各向異性的，蝕刻對氮化鎵和氧化鋁都是完全選擇性的，而且沒有晶體取向依賴性。這種由濕蝕刻形成的受控下切材料在制造許多不同的器件結構中是必要的，包括異質結雙極晶體管中的發(fā)射器-臺面的形成。

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)半導體光刻技術中常用的一種溶液可以用于以可控的速率蝕刻單晶AIN，AZ400K光刻膠開發(fā)者提供選擇性蝕刻AIN超過氮化鎵~和InN，以及氧化鋁和砷化鎵等襯底材料。這一發(fā)現(xiàn)在制造基于鋁的器件結構中應該被證明是有用的。