《炬丰科技-半导体工艺》GaN 基板的表面处理

炬丰科技

2021-7-7 10:26:01

1623 半导体工艺

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：GaN 基板的表面处理

编号：JFSJ-21-077

作者：炬丰科技

网址：http://www.wetsemi.com/index.html

关键词： GaN 衬底、CMP、ICP 干蚀刻、亚表面损伤、等离子体诱导损伤

直接比较了 GaN 衬底的表面处理方法，即使用胶体二氧化硅浆料的化学机械抛光 (CMP) 和使用 SiCl4 气体的电感耦合等离子体 (ICP) 干蚀刻，并总结了它们的优缺点。

本研究通过展示 CMP 完成的 GaN 衬底的 ICP 干法蚀刻并讨论 CL 强度下降的原因来显示。在实验结果的基础上，总结了当前 CMP 和 ICP 干蚀刻需要解决的问题，以开发适用于 III 族氮化物外延的 GaN 衬底的表面处理。

1. 介绍

单晶体 GaN 衬底是最有希望替代蓝宝石衬底的候选者之一，蓝宝石衬底常用于 III 族氮化物器件，如发光二极管 (LED) 和激光二极管 (LD)，并改进 III 族氮化物器件通过实现 III 族氮化物器件薄膜的同质外延生长，显着提高了性能。块状 GaN 单晶可以通过高压溶液生长 (HPGS) 生长，氢化物气相外延 (HVPE)、氨热生长、和液相外延 (LPE)。块状晶体生长后，晶体经历晶圆加工，包括切割、研磨、机械抛光和化学机械抛光 (CMP)。机械加工产生的表面具有密集的划痕和损坏网络。然而，要通过同质外延在 GaN 衬底上获得高性能的薄膜器件，必须使 GaN 衬底的表面没有划痕和损坏。因此，晶圆工艺的最后一步 CMP 对后续同质外延 GaN 薄膜和相关器件的质量起着极其重要的作用。

CMP 和干蚀刻似乎各有优缺点。但是，没有关于它们的系统比较的报告。因此，在本文中，我们首次对 CMP 和 ICP 干蚀刻 GaN 衬底表面处理方法进行了直接比较。

2. 实验程序

2.1 GaN 衬底的金刚石抛光作为最终表面的预处理 治疗2.2 GaN衬底的CMP处理2.3 GaN衬底的ICP干法刻蚀2.4 表面处理后的表面和次表面评估3. 结果和讨论3.1 GaN衬底的CMP处理3.2 GaN衬底的ICP干法刻蚀3.3 ICP 干蚀刻引入等离子体诱导损伤的证据3.4 概括

4. 结论

首次直接比较了 CMP 和干蚀刻 GaN 衬底表面处理方法，并通过实验比较了 GaN 衬底表面处理的优缺点，以了解这些技术的当前问题，并为开发对 GaN 衬底进行适当的表面处理。GaN 衬底的 CMP 精加工呈现出完美的表面，没有划痕和损坏。然而，发现 CMP 中极低的去除率是一个关键问题。另一方面，ICP干蚀刻表现出非常高的去除率和去除机械抛光引起的亚表面损伤。然而，ICP蚀刻并不能去除机械加工产生的表面划痕。此外，在 CMP 完成的 GaN 衬底的 ICP 干蚀刻后 CL 强度的恶化中清楚地观察到由于 ICP 干蚀刻导致的等离子体诱导的损坏。CL 强度的恶化被认为是由非辐射复合位点的产生引起的，这些位点可能是源自干蚀刻机械效应（如离子轰击）的点缺陷网络。最后，对于 CMP 和 ICP 干蚀刻要解决的当前问题已经清楚地了解，以开发适用于 GaN 衬底的表面处理。这些是 (i) CMP 去除率的显着提高，(ii) 适合 ICP 干蚀刻的预处理，以及 (iii) 减少等离子体诱导损伤的引入。想了解更多详细信息加微：xzl1019/hlknch

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