[发明专利]InAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件或部件的制造或处理技术领域，尤其是InAlN材料的腐蚀方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，选择腐蚀技术中是一项关键的技术，如GaAs HBT器件制造工艺中的GaAs对InGaP的选择腐蚀终止于InGaP，GaAs PHEMT器件制造工艺中的GaAs对AlAs的选择腐蚀终止于AlAs等。在宽禁带半导体中，由于Ga-N, Al-N, In-N等的结合键能很强，导致宽禁带半导体（半导体由In，Ga，Al，N至少两种元素以上组成）具有极强的化学稳定性，湿法化学腐蚀较为困难，特别是对(0001)面GaN的腐蚀。上世纪九十年代末，人们发现了加热的含KOH碱性溶液能够对In_xAlN（0≤X＜1）进行腐蚀，而对含Ga的宽禁带半导体材料（如GaN、In_xGaN、Al_xGaN）不腐蚀或腐蚀极慢。但是这种选择性的腐蚀其速率强烈地依赖于In_xAlN晶体的质量，存在对高质量晶体腐蚀速度慢，In_xAlN的去除效果不好，如表面粗糙、有残留等问题，这会影响这种腐蚀技术在半导体制造工艺中的实际应用。

数字腐蚀的概念是于1999年第一次由Bozada等人针对GaAs的腐蚀工艺提出的，见美国专利US6004881。数字腐蚀基于如下的概念：把原先GaAs腐蚀中氧化腐蚀过程分解为氧化和腐蚀，一个腐蚀循环过程是包括两步工艺，一步是利用扩散限制原理用H₂O₂水冲洗对半导体进行氧化，第二步是用腐蚀液对半导体表面的氧化层有选择性的去除，经过数次循环过程实现对半导体的腐蚀。本申请提出了一种酸碱交替的二元准数字腐蚀方法，解决了上文提及的InAlN选择腐蚀工艺存在的表面粗糙、有残留等工艺问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种InAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀方法，解决了现有技术中湿法化学选择腐蚀去除In_xAlN层时表面粗糙、有残留的工艺问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：InAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀方法，包括以下步骤：

（1）碱性腐蚀液腐蚀In_xAlN：将待腐蚀In_xAlN晶圆片用碱性腐蚀液腐蚀，碱性腐蚀液为一切能腐蚀In_xAlN材料的碱性溶液；碱性腐蚀液腐蚀In_xAlN的温度T为30℃＜T≤100℃，0≤x＜1。

碱性腐蚀液腐蚀In_xAlN后用去离子水冲洗In_xAlN晶圆片，再用氮气吹干。

（2）酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物：用酸性腐蚀液腐蚀In_xAlN晶圆片，酸性腐蚀液为HCl、HF、H₃PO₄或HNO₃的水溶液；酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物的温度T为0℃＜T≤100℃，0≤x＜1。

酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物后用去离子水冲洗In_xAlN晶圆片，再用氮气吹干。

（3）按先步骤（1）后步骤（2）的顺序或先步骤（2）后步骤（1）的顺序循环至达到腐蚀要求，循环结束于步骤（1）或步骤（2）。

InAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀对象为In_xAlN对GaN、Al_xGaN、In_xGaN或InAlGaN，0≤X＜1。

对于InAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀方法，可以从碱性腐蚀液腐蚀In_xAlN开始，也可以从酸性腐蚀液清洗颗粒状残余物开始；同时腐蚀过程可以在碱性或酸性腐蚀溶液腐蚀后结束，最后一次腐蚀过程可以为半个循环。

用碱性溶液腐蚀In_xAlN过程中，用原子力显微镜（AFM）在样品表面发现了颗粒状残余物如图1所示。这种颗粒状残余物不溶于碱性溶液，对腐蚀起到了阻碍作用，影响腐蚀效果。但是酸性溶液可以对这种颗粒状残余物有选择的去除，碱性溶液腐蚀后再用酸性溶液腐蚀去除颗粒状残余物后如图2所示。In_xAlN/GaN结构In_xAlN材料的酸碱交替选择湿法腐蚀完成后的GaN表面如图3所示，其粗糙度（RMS）可以小于0.5nm，可以看见GaN的分子台阶。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：