《炬丰科技-半导体工艺》宽禁带半导体湿法化学蚀刻工艺

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：宽禁带半导体湿法化学蚀刻工艺

编号：JFKJ-21-011

作者：炬丰科技

  宽带隙半导体具有许多特性，使其对高功率、高温器件应用具有吸引力。在本文中，我们回顾了三种重要材料的湿法蚀刻，即 ZnO、GaN 和 SiC。虽然 ZnO 在包括 HNO3/HCl 和 HF/HNO3 在内的许多酸性溶液中以及在非酸性乙酰丙酮中很容易蚀刻，但 III 族氮化物和 SiC 很难湿蚀刻，通常使用干蚀刻。已经研究了用于 GaN 和 SiC 的各种蚀刻剂，包括无机酸和碱水溶液以及熔盐。湿法蚀刻在宽带隙半导体技术中具有多种应用，包括缺陷装饰、极性和多型（对于 SiC）通过产生特征坑或小丘进行识别，以及在光滑表面上制造器件。在某些情况下，电化学蚀刻在室温下对 GaN 和 SiC 是成功的。此外，光辅助湿蚀刻产生类似的速率，与晶体极性无关。

介绍

  宽带隙半导体 GaN、SiC 和 ZnO 对许多新兴应用具有吸引力。例如，AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 和单片微波集成电路 (MMIC) 的开发有望实现高频操作。此外，GaN用于紫外波长的光电器件。它具有高击穿场，是 Si 或 GaAs 的 50 倍以上，因此可用于高功率电子应用。GaN 的宽带隙使其可用于蓝色/紫外发光二极管 (LED) 和激光二极管 (LD)，并且由于其本征载流子浓度较低，因此可以在非常高的温度下工作。高电子迁移率和饱和速度使其可用于高速电子设备。此外，AlGaN/GaN 等异质结构允许制造高速器件，例如 HEMT。ZnO 是一种具有纤锌矿晶体结构的直接宽带隙材料，可用于气体传感器、透明电极、液晶显示器、太阳能电池、压电换能器、光电子材料器件、蓝光、UV LED 和激光二极管。ZnO 对蓝光/紫外 LED 和薄膜晶体管 (TFT) 具有浓厚的兴趣。与 GaN 相比，ZnO 具有在廉价玻璃上相对较低的生长温度和比 GaN (25meV) 高得多的激发结合能 (~ 60meV) 的优势。这意味着 ZnO 在室温下具有更稳定的激子态，因为热能约为 26meV。由于室温下的热量或激子之间的散射，ZnO 半导体中的激子不会分解成自由电子或空穴。此外，还提供商业 ZnO 基板。与 GaN 相比，ZnO 系统还具有更简单的加工工艺，GaN 在安全温度下无法在常规酸混合物中进行湿蚀刻。由于其宽带隙（6H 为 3.08 eV，4H 为 3.28 eV）、高

  击穿电场和高电子饱和速度。所有化合物半导体器件和电路占据微电子市场的总百分比约为 5%，但它们确实填补了 Si 无法获得的重要利基......

在以下部分中，我们将回顾一些常见宽带隙半导体材料系统的湿法蚀刻方法。

湿蚀刻   略

碳化硅   略

氮化物   略

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