半导体|《炬丰科技-半导体工艺》宽禁带半导体蚀刻工艺 led

【半导体|《炬丰科技-半导体工艺》宽禁带半导体蚀刻工艺】书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：宽禁带半导体蚀刻工艺
编号：JFKJ-21-078
作者：炬丰科技

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和单片微波集成电路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 无法在安全温度下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。(1) 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。
处理化合物半导体时存在许多挑战，包括与 III 族和 II 族元素相比，V 族和 VI 族元素的蒸气压相对较高，以及难以形成高度可靠的欧姆和整流触点。有必要为 GaN（即 InGaN/GaN/AlGaN）和 ZnO（即 ZnMgO/ZnO/ZnCdO）的异质结构系统中的不同材料开发高选择性和非选择性蚀刻工艺。许多努力致力于实现晶格匹配的组合物，以避免引入会降低随后制造的器件的电传输和光学质量的穿透位错。在某种程度上，InGaN/AlGaN 系统代表了一个例外，因为高亮度发光二极管 (LED) 和激光二极管已经得到证明。 (2,3) 对于 LED 而言，由此产生的可靠性足以满足商业应用的需求，但异质外延材料中的高位错密度限制了激光二极管的寿命，其中很多较高的电流密度会导致金属迁移，从而使 pn 结短路。在准 GaN 衬底上生长的材料中，这种机制不存在 (4)，并且激光二极管具有更长的寿命。
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。

1.碳化硅略

2.氮化物略
3.氧化锌及相关化合物略