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关于KOH溶液中氮化铝的湿化学蚀刻的研究报告

关于KOH溶液中氮化铝的湿化学蚀刻的研究报告-引言 我们华林科纳研究了KOH基溶液中AIN的湿式化学蚀刻与蚀刻温度和材料质量的关系。这两种材料的蚀刻速率都随着蚀刻温度的增加而增加,从20~80°C不等。通过在1100°C下快速热退火,提高了反应性溅射制备的A1N的晶体质量,随着退火温度的增加,材料的湿蚀刻率降低。在1100°C退火后,在80°C蚀刻温度下,蚀刻速率降低了约一个数量级。用金属有机分子束外延生长的In019A1081N在硅上的蚀刻速率大约是在砷化镓上的三倍。这与在砷化镓上生长的材料的优越

引言

我们华林科纳研究了KOH基溶液中AIN的湿式化学蚀刻与蚀刻温度和材料质量的关系。这两种材料的蚀刻速率都随着蚀刻温度的增加而增加,从20~80°C不等。通过在1100°C下快速热退火,提高了反应性溅射制备的A1N的晶体质量,随着退火温度的增加,材料的湿蚀刻率降低。在1100°C退火后,在80°C蚀刻温度下,蚀刻速率降低了约一个数量级。用金属有机分子束外延生长的In019A1081N在硅上的蚀刻速率大约是在砷化镓上的三倍。这与在砷化镓上生长的材料的优越的晶体质量相对应。我们还比较了掺杂浓度对蚀刻速率的影响。蚀刻两个晶体质量相似的主要样品,一个用nc1016cm3(2.6%In)完全耗尽,另一个用n5><10的cm3(3.1%In)。在低蚀刻温度下,速率相似,但在60°C以上,n型样品蚀刻更快,在80时大约快3倍°C。这些蚀刻的活化能非常低,溅射的A1N为2.0 0.5 千卡摩尔。主要的活化能依赖于成分,在2-6千卡摩尔。在80时,GaN和InN层在氢氧化钾温度下没有显示任何蚀刻°C。

实验

在IntevacGenII系统中,使用半绝缘、(100)砷化镓基质或p型(1 11 cm)硅基质的金属加纳分子束外延(MOMBE)基质上生长。III组源分别为三乙基镓、三甲胺亚烷和三甲基钠,原子氮来自于在200W正向功率下运行的ECR脉波源。各层为高密度(1011~1012cm2)的堆积断层和微双晶。发现偶离子样品同时含有六角形和立方形。所检测的成分分别为100、75、36、29、19、3.1、2.6和0%In。

AIN样品在RTA系统(AG410T)中,在n2大气中,温度在500~1150°C下,表面向下退火10s。在湿蚀刻研究中,所有样品都被掩盖。去除掩模后,用Dektak手写笔轮廓测量法获得切口深度,误差约为5%。采用扫描电子显微镜(SEM)检查蚀刻样品的下切口。AZ400K显影剂溶液(具有活性铟氢氧化钾)用于蚀刻,蚀刻温度在20-80°C之间。

结果和讨论

A1N图1显示了在500、700、900、1000和1100°C下生长或退火的样品时,溅射的A1N的蚀刻速率与蚀刻温度的函数。随着蚀刻温度从20°C到50°C的升高,沉积蚀刻样品和500°C的蚀刻速率急剧增加,然后变平;500°C退火后,速率下降了约10%。在700、900和1000°C下退火的样品也显示出类似的趋势,在较高的退火温度下,速率单调下降。随着蚀刻速率的降低,晶体质量随着退火温度的降低而显著增加。每次连续退火时,蚀刻率继续下降-10%,至1000°C。1100°后,蚀刻速率下降,温度较小。总的来说,从沉积的A1N到1100°C退火的80°C蚀刻速率降低了90%。

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这远低于Mileham等人报道的用金属有机分子束外延生长的a1n的15.45千卡的活化能。然而,在目前的实验中,材料的质量要低得多,蚀刻可能以如此快的速度进行,以至于溶液在材料表面附近的反应物正在耗尽。

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总结

AIN的退火提高了薄膜的晶体质量,降低了氢氧化钾基溶液中的化学蚀刻率。ina1n蚀刻速率也随着结晶质量的降低而增加。         InAIN的蚀刻率最初随着In成分从0增加到36%而增加,然后对于纯InN下降到零。n型InA1N的蚀刻速度大约是60°C以上未掺杂材料的两倍,表明电子在蚀刻机制中起着作用。审核编辑:符乾江

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