载体晶圆对蚀刻速率、选择性、形貌的影响

引言

等离子体蚀刻是氮化镓器件制造的一个必要步骤，然而，载体材料的选择可能会实质上改变蚀刻特性。在小型单个芯片上制造氮化镓（GaN）设备，通常会导致晶圆的成本上升。在本研究中，英思特通过铝基和硅基载流子来研究蚀刻过程中蚀刻速率、选择性、形貌和表面钝化的影响。

实验与讨论

我们实验中使用的晶片依次通过丙酮、甲醇和异丙醇进行超声清洗5分钟，然后在3：1硫酸和30%过氧化氢（食人鱼）的自热溶液中清洗15分钟。采用二氧化硅作为硬掩模，在等离子体热沉积系统中利用等离子体来增强化学气相沉积（PECVD）。除了氮化镓晶圆，裸硅晶圆也在相同的等离子体增强化学气相沉积运行中被涂层，以创建具有相同二氧化硅层的硅见证体。

图1：在(a) 25 W射频功率和(b) 75 W射频功率下使用硅基载流子时，腐蚀了在45°和90°下倾斜的氮化镓柱的扫描电子显微图。

用硅基和铝基蚀刻氮化镓柱后的电镜图分别如图1和图2所示。芯片在25W和75W的射频功率下进行了蚀刻。在两种射频功率下，蚀刻形态都受到载体材料选择的强烈影响。硅（一种常用的载体晶片），与其他载体相比，对柱状形态有显著影响。值得注意的是，熔融二氧化硅、氮化铝和铝载体的掩模侵蚀最小，硅和碳化硅载流子的附带载体蚀刻中的蚀刻产物，引起了二氧化硅掩模中蚀刻的增强。

图2：在(a) 25 W射频功率和(b) 75 W射频功率下使用铝基载体时，在45°和90°下倾斜的氮化镓柱的扫描电镜图。

结论

英思特研究表明，蓝宝石是最惰性的载体，可以最佳控制氮化镓蚀刻条件，同时也可以产生最高的氮化镓蚀刻率。由氮化铝或铝掩模释放出的铝，由于与二氧化硅掩模的表面反应增加了选择性。我们发现铝和二氧化硅的再生作用具有钝化的潜力，并且后续还需要我们进一步探索。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。

审核编辑 黄宇