电流|《炬丰科技-半导体工艺》GaN在碱性 S2O82-溶液中的光刻机理巴雷特|lte|运营商|gsa|mimo|商用

书籍《炬丰科技-半导体工艺》
文章GaN在碱性 S2O82-溶液中的光刻机理
编号JFKJ-21-819
作者炬丰科技

摘要
本文利用n型氮化镓在碱性过氧二硫酸盐S2O2?8溶液中的电化学研究解释了开路条件下半导体的光刻机理。观察到的铂直接接触半导体或电接触的光蚀刻速率的增强主要是光光效应。阐明了决定蚀刻动力学和表面形态的因素。

介绍
单晶氮化镓和三元第三族氮化物引起了科学界的极大兴趣它们优越的化学和物理性能在高性能光电和电子器件中得到了应用。蚀刻是器件制造中必不可少的步骤。可以使用干蚀刻技术这些包括反应离子刻蚀RIE、电子回旋RIE、电感耦合等离子体RIE、磁控管RIE和化学辅助离子束刻蚀。然而这些技术涉及复杂和昂贵的设备。此外干法蚀刻可能导致损坏的表面和体电子状态这对光电子器件的性能有害。湿化学蚀刻提供了一种简单而有吸引力的替代方法避免了表面损坏的问题。

本文用S2O2-8碱性溶液中n型氮化镓的电化学研究结果作为考虑半导体光刻的基础。使用了三种方法:I)光阳极蚀刻其中半导体的电位由电压源稳压器固定ii)光电流蚀刻其中半导体在没有电压源的情况下短路到反电极以及iii)无反电极的无电光刻。在另一篇论文中我们描述了显示缺陷和图案蚀刻或抛光的最佳S2O 2-8/KOH比率的结果。还考虑了S2O2-8/KOH溶液中缺陷选择性蚀刻的可靠性。
实验
电化学测量在三电极电池中进行以铂反电极和饱和甘汞电极作为参考。给出了常设专家委员会的潜力。用PSLite控制的恒电位仪PalmSensPS-PDA1测量黑暗和光照下的电流-电位曲线。以10 mV/s的恒定扫描速率从负电势到正电势记录曲线。短路实验是在一个两室电池中进行的。为了保持电荷平衡隔室由多孔玻璃料连接。用由LabVIEW控制的HP 3458A万用表测量电流。蚀刻深度用表面轮廓仪测定。用扫描电子显微镜(扫描电镜)对表面形貌进行了表征。用于电化学实验的光源是450瓦氙灯电源为Oriel 66924。紫外光通过水过滤器后聚焦在基底上。

结果和讨论

氮化镓的光电化学和化学光刻。
【电流|《炬丰科技-半导体工艺》GaN在碱性 S2O82-溶液中的光刻机理】图1曲线a显示了在黑暗中记录的0.02 M KOH溶液中n型GaN的电流密度-电势图。观察到二极管特性。莫特-肖特基测量显示平带电势UFB位于1.4v.27在正电势1.0 V下对应于表面的多数载流子耗尽没有观察到电流。
图1曲线c显示了在黑暗中记录的0.02M KOH/0.02M S2O2-8溶液中n型氮化镓的电流密度-电位图。同样在正电势下没有观察到电流。虽然阴极反应的开始发生在氢氧化钾溶液中约1.0 V但我们看到在加入S2O 2-8后开始转移到0.8 V。在该电位下S2O2-8被CB电子还原形成硫酸根离子和过硫酸根自由基反应1.更正的起始电位表明S2O2-8的还原比O2在GaN上的还原更有利。从1.2到1.7 V电流密度与电势无关由S2O2-8浓度和系统的流体动力学决定。当电位低于1.7 V时水分减少变得重要。
图1曲线d显示阴极电流密度不受光照影响。阳极范围内的电流低于曲线b中观察到的电流。这是由溶液中S2O2-8离子吸收高能光子引起的。吸收在300纳米以下的波长变得显著在218纳米达到峰值。图1显示在S2O2-8溶液中存在一个发生阳极溶解和阴极还原的共同电位范围。这表明非金属化氮化镓薄膜的开路光刻在原理上是可能的。在光照下氮化镓电极在氢氧化钾/S2O2-8溶液中的开路电位UOC下光阳极溶解速率等于阴极还原速率。图1曲线d显示UOC位于0.9 V进行比较UOC在KOH溶液中的值为1.0 V。无电光刻的蚀刻速率受动力学控制即由界面上的电子和空穴动力学控制如图2所示。3表示n型电极。