書籍：《炬豐科技-半導體工藝》

文章：寬禁帶半導體蝕刻工藝

編號：JFKJ-21-078

作者：炬豐科技

?

介紹

? 寬帶隙半導體 GaN、SiC 和 ZnO 對許多新興應用具有吸引力。例如，AlGaN/GaN 高電子遷移率晶體管和單片微波集成電路的開發(fā)有望實現(xiàn)高頻操作。此外，GaN用于紫外波長的光電器件。它具有高擊穿場，是 Si 或 GaAs 的 50 倍以上，因此可用于高功率電子應用。GaN 的寬帶隙使其可用于藍色/紫外發(fā)光二極管 (LED) 和激光二極管 (LD)，并且由于其本征載流子濃度較低，因此可以在非常高的溫度下工作。高電子遷移率和飽和速度使其可用于高速電子設備。此外，AlGaN/GaN 等異質結構允許制造高速器件，例如 HEMT。ZnO 是一種具有纖鋅礦晶體結構的直接寬帶隙材料，可用于文章全部詳情：壹叁叁伍捌零陸肆叁叁叁氣體傳感器、透明電極、液晶顯示器、太陽能電池、壓電換能器、光電材料器件、藍光、UV LED 和激光二極管。ZnO 對藍光/紫外 LED 和薄膜晶體管 (TFT) 具有濃厚的興趣。與 GaN 相比，ZnO 具有在廉價玻璃上相對較低的生長溫度和比 GaN (25meV) 高得多的激發(fā)結合能 (~ 60meV) 的優(yōu)勢。這意味著 ZnO 在室溫下具有更穩(wěn)定的激子態(tài)，因為熱能約為 26meV。由于室溫下的熱量或激子之間的散射，ZnO 半導體中的激子不會分解成自由電子或空穴。此外，還提供商業(yè) ZnO 基板。與 GaN 相比，ZnO 系統(tǒng)還具有更簡單的加工工藝，GaN 無法在安全溫度下在常規(guī)酸混合物中進行濕蝕刻。由于其寬帶隙（6H 為 3.08 eV，4H 為 3.28 eV）、高擊穿電場和高電子飽和速度。(1) 所有化合物半導體器件和電路占據(jù)微電子市場的總百分比約為 5%，但它們確實填補了 Si 無法獲得的重要利基。

? 處理化合物半導體時存在許多挑戰(zhàn)，包括與 III 族和 II 族元素相比，V 族和 VI 族元素的蒸氣壓相對較高，以及難以形成高度可靠的歐姆和整流觸點。有必要為 GaN（即 InGaN/GaN/AlGaN）和 ZnO（即 ZnMgO/ZnO/ZnCdO）的異質結構系統(tǒng)中的不同材料開發(fā)高選擇性和非選擇性蝕刻工藝。許多努力致力于實現(xiàn)晶格匹配的組合物，以避免引入會降低隨后制造的器件的電傳輸和光學質量的穿透位錯。在某種程度上，InGaN/AlGaN 系統(tǒng)代表了一個例外，因為高亮度發(fā)光二極管 (LED) 和激光二極管已經(jīng)得到證明。 (2,3) 對于 LED 而言，由此產生的可靠性足以滿足商業(yè)應用的需求，但異質外延材料中的高位錯密度限制了激光二極管的壽命，其中很多較高的電流密度會導致金屬遷移，從而使 pn 結短路。在準 GaN 襯底上生長的材料中，這種機制不存在 (4)，并且激光二極管具有更長的壽命。

在以下部分中，我們將回顧一些常見寬帶隙半導體材料系統(tǒng)的濕法蝕刻方法。

?

1.碳化硅??????略

???????

2.氮化物??????略

3.氧化鋅及相關化合物?略