載體晶圓對蝕刻速率、選擇性、形貌的影響

引言

等離子體蝕刻是氮化鎵器件制造的一個必要步驟，然而，載體材料的選擇可能會實質(zhì)上改變蝕刻特性。在小型單個芯片上制造氮化鎵（GaN）設備，通常會導致晶圓的成本上升。在本研究中，英思特通過鋁基和硅基載流子來研究蝕刻過程中蝕刻速率、選擇性、形貌和表面鈍化的影響。

實驗與討論

我們實驗中使用的晶片依次通過丙酮、甲醇和異丙醇進行超聲清洗5分鐘，然后在3：1硫酸和30%過氧化氫（食人魚）的自熱溶液中清洗15分鐘。采用二氧化硅作為硬掩模，在等離子體熱沉積系統(tǒng)中利用等離子體來增強化學氣相沉積（PECVD）。除了氮化鎵晶圓，裸硅晶圓也在相同的等離子體增強化學氣相沉積運行中被涂層，以創(chuàng)建具有相同二氧化硅層的硅見證體。

圖1：在(a) 25 W射頻功率和(b) 75 W射頻功率下使用硅基載流子時，腐蝕了在45°和90°下傾斜的氮化鎵柱的掃描電子顯微圖。

用硅基和鋁基蝕刻氮化鎵柱后的電鏡圖分別如圖1和圖2所示。芯片在25W和75W的射頻功率下進行了蝕刻。在兩種射頻功率下，蝕刻形態(tài)都受到載體材料選擇的強烈影響。硅（一種常用的載體晶片），與其他載體相比，對柱狀形態(tài)有顯著影響。值得注意的是，熔融二氧化硅、氮化鋁和鋁載體的掩模侵蝕最小，硅和碳化硅載流子的附帶載體蝕刻中的蝕刻產(chǎn)物，引起了二氧化硅掩模中蝕刻的增強。

圖2：在(a) 25 W射頻功率和(b) 75 W射頻功率下使用鋁基載體時，在45°和90°下傾斜的氮化鎵柱的掃描電鏡圖。

結論

英思特研究表明，藍寶石是最惰性的載體，可以最佳控制氮化鎵蝕刻條件，同時也可以產(chǎn)生最高的氮化鎵蝕刻率。由氮化鋁或鋁掩模釋放出的鋁，由于與二氧化硅掩模的表面反應增加了選擇性。我們發(fā)現(xiàn)鋁和二氧化硅的再生作用具有鈍化的潛力，并且后續(xù)還需要我們進一步探索。

江蘇英思特半導體科技有限公司主要從事濕法制程設備，晶圓清潔設備，RCA清洗機，KOH腐殖清洗機等設備的設計、生產(chǎn)和維護。

審核編輯黃宇