InAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀方法技术

本发明专利技术公开了InAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀方法，涉及半导体器件或部件的制造或处理技术领域，包括以下步骤：（1）碱性腐蚀液腐蚀InxAlN：将待腐蚀InxAlN晶圆片用碱性腐蚀液腐蚀，碱性腐蚀液为能腐蚀InxAlN材料的碱性溶液，0≤x＜1；（2）酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物：用酸性腐蚀液腐蚀InxAlN晶圆片，0≤x＜1；（3）按先步骤（1）后步骤（2）的顺序或先步骤（2）后步骤（1）的顺序循环至达到腐蚀要求，循环结束于步骤（1）或步骤（2）。本发明专利技术解决了现有技术中湿法化学选择腐蚀去除InxAlN层时表面粗糙、有残留的工艺问题，实现高质量的选择腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件或部件的制造或处理
，尤其是InAlN材料的腐蚀方法。
技术介绍
在半导体制造工艺中，选择腐蚀技术中是一项关键的技术，如GaAs HBT器件制造工艺中的GaAs对InGaP的选择腐蚀终止于InGaP，GaAs PHEMT器件制造工艺中的GaAs对 AlAs的选择腐蚀终止于AlAs等。在宽禁带半导体中，由于fei-N，Al-N, 等的结合键能很强，导致宽禁带半导体(半导体由In，Ga, Al，N至少两种元素以上组成)具有极强的化学稳定性，湿法化学腐蚀较为困难，特别是对(0001)面GaN的腐蚀。上世纪九十年代末，人们发现了加热的含KOH碱性溶液能够对InxAlN (0 ^ X < 1)进行腐蚀，而对含( 的宽禁带半导体材料(如GaN、InxGaNaixGaN)不腐蚀或腐蚀极慢。但是这种选择性的腐蚀其速率强烈地依赖于^xAlN晶体的质量，存在对高质量晶体腐蚀速度慢，InxAlN的去除效果不好， 如表面粗糙、有残留等问题，这会影响这种腐蚀技术在半导体制造工艺中的实际应用。数字腐蚀的概念是于1999年第一次由Bozada等人针对GaAs的腐蚀工艺提出的， 见美国专利US6004881。数字腐蚀基于如下的概念把原先GaAs腐蚀中氧化腐蚀过程分解为氧化和腐蚀，一个腐蚀循环过程是包括两步工艺，一步是利用扩散限制原理用H2A水冲洗对半导体进行氧化，第二步是用腐蚀液对半导体表面的氧化层有选择性的去除，经过数次循环过程实现对半导体的腐蚀。本申请提出了一种酸碱交替的二元准数字腐蚀方法，解决了上文提及的InAlN选择腐蚀工艺存在的表面粗糙、有残留等工艺问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种， 解决了现有技术中湿法化学选择腐蚀去除^xAlN层时表面粗糙、有残留的工艺问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是=，包括以下步骤(1)碱性腐蚀液腐蚀InxAlN 将待腐蚀^xAlN晶圆片用碱性腐蚀液腐蚀，碱性腐蚀液为一切能腐蚀MxAlN材料的碱性溶液；碱性腐蚀液腐蚀MxAlN的温度T为30°C < T < 100°C， 0 ^ χ < I0碱性腐蚀液腐蚀MxAlN后用去离子水冲洗MxAlN晶圆片，再用氮气吹干。(2)酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物用酸性腐蚀液腐蚀^ixAlN晶圆片，酸性腐蚀液为HCl、HF、H3PO4或HNO3的水溶液；酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物的温度T为OV < T 彡 100°C,0 彡 χ < 1。酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物后用去离子水冲洗^xAlN晶圆片，再用氮气吹干。(3)按先步骤(1)后步骤(2)的顺序或先步骤(2)后步骤(1)的顺序循环至达到腐蚀要求，循环结束于步骤(1)或步骤(2)。InAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀对象为hxAlN对GaN、AlxGaN, InxGaN或 InAlGaNjO 彡 X < 1。对于，可以从碱性腐蚀液腐蚀LxAlN开始，也可以从酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物开始；同时腐蚀过程可以在碱性或酸性腐蚀溶液腐蚀后结束，最后一次腐蚀过程可以为半个循环。用碱性溶液腐蚀^xAlN过程中，用原子力显微镜(AFM)在样品表面发现了颗粒状残余物如图1所示。这种颗粒状残余物不溶于碱性溶液，对腐蚀起到了阻碍作用，影响腐蚀效果。但是酸性溶液可以对这种颗粒状残余物有选择的去除，碱性溶液腐蚀后再用酸性溶液腐蚀去除颗粒状残余物后如图2所示。hxAlN/GaN结构^xAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀完成后的GaN表面如图3所示，其粗糙度(RMS)可以小于0. 5nm，可以看见feiN的分子台阶。采用上述技术方案所产生的有益效果在于解决了现有技术中湿法化学选择腐蚀去除^xAlN层时表面粗糙、有残留的工艺问题， 实现高质量的选择腐蚀。可应用于在^xAlN相关器件的制造工艺，如带有腐蚀终止层栅挖槽工艺、以MxAlN为牺牲层MEMS器件制造工艺和外延层剥离工艺等。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是碱性溶液腐蚀后的InAlN表面；图2是碱性溶液腐蚀后再用酸性溶液腐蚀去除颗粒状残余物后的InAlN表面； 图3是hxAlN/GaN结构^xAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀完成后的GaN表面。图1、图2、图3为同一原子力显微镜(AFM)在同一样品，同比例放大的图片，其他观测参数均相同。具体实施例方式实施例11、碱性腐蚀液腐蚀^xAlN 将晶圆片用10wt%的KOH水溶液腐蚀lmin，腐蚀温度为 85°C，用去离子水冲水5min，氮气吹干。2、酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物将上述第1步后的晶圆片用5wt%的HCl水溶液腐蚀lmin，腐蚀温度22 °C，用去离子水冲水5min，氮气吹干。3、循环进行步骤1和步骤2至完成对MxAlN的选择腐蚀，完全去除MxAlN后的 GaN表面，其粗糙度(RMS)为0. 8nm。晶圆片为在Si或SiC或sapphire或GaN上生长具有hxAlN/GaN异质结构的晶圆片，x=0. 17。实施例21、碱性腐蚀液腐蚀^xAlN 将晶圆片用8wt%的NaOH水溶液腐蚀2min，腐蚀温度为 700C，用去离子水冲水6min，氮气吹干。2、酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物将上述第1步后的晶圆片用10衬％的冊水溶液腐蚀:3min，腐蚀温度15 °C，用去离子水冲水％iin，氮气吹干。3、循环进行步骤1和步骤2至完成对MxAlN的选择腐蚀，完全去除MxAlN后的 GaN表面，其粗糙度(RMS)为0. 9nm。晶圆片为在Si或SiC或sapphire或GaN上生长具有hxAlN/GaN异质结构的晶圆片，x=0. 17。实施例31、碱性腐蚀液腐蚀MxAlN 将晶圆片用15wt%的TMAH水溶液腐蚀3min，腐蚀温度为 85°C，用去离子水冲水5min，氮气吹干。2、酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物将上述第1步后的晶圆片用10wt% WH3PO4水溶液腐蚀lmin，腐蚀温度80 °C，用去离子水冲水5min，氮气吹干。3、循环进行步骤1和步骤2至完成对MxAlN的选择腐蚀，完全去除MxAlN后的 GaN表面，其粗糙度(RMS)为1. lnm。晶圆片为在Si或SiC或sapphire或GaN上生长具有hxAlN/GaN异质结构的晶圆片，x=0. 17。实施例41、碱性腐蚀液腐蚀^xAlN 将晶圆片用10wt%的KOH水溶液腐蚀lmin，腐蚀温度为 65°C，用去离子水冲水3min，氮气吹干。2、酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物将上述第1步后的晶圆片用6wt%的HNO3水溶液腐蚀lmin，腐蚀温度30 V，用去离子水冲水5min，氮气吹干。3、循环进行步骤1和步骤2至完成对MxAlN的选择腐蚀，完全去除MxAlN后的 GaN表面，其粗糙度(RMS)为0. 8nm。晶圆片为在Si或SiC或sapphire或GaN上生长具有hxAlN/GaN异质结构的晶圆片，x=0. 17，晶圆片上有Si3N4腐蚀掩模。实施例51、碱性腐蚀液腐蚀^xAlN 将晶圆片用8wt%的NaOH水溶液腐蚀2min，腐蚀温度为 90 "C。2、酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物将上述第1步后的晶圆片用10wt%的HCl水溶液腐蚀3min，腐蚀温度25 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．ＩｎＡｌＮ材料的酸碱交替选择湿法腐蚀方法，其特征在于包括以下步骤：（１）碱性腐蚀液腐蚀ＩｎｘＡｌＮ：将待腐蚀ＩｎｘＡｌＮ晶圆片用碱性腐蚀液腐蚀，碱性腐蚀液为能腐蚀ＩｎｘＡｌＮ材料的碱性溶液，０≤ｘ＜１；（２）酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物：用酸性腐蚀液腐蚀ＩｎｘＡｌＮ晶圆片，酸性腐蚀液为ＨＣｌ、ＨＦ、Ｈ３ＰＯ４或ＨＮＯ３的水溶液，０≤ｘ＜１；（３）按先步骤（１）后步骤（２）的顺序或先步骤（２）后步骤（１）的顺序循环至达到腐蚀要求，循环结束于步骤（１）或步骤（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢东，冯志红，王晶，刘波，房玉龙，敦少博，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：13