硅基外延片AlN去除方法技术

本发明专利技术涉及的是一种半导体制备技术领域，具体为一种硅基外延片AlN去除方法，将去除硅基底的外延片放入化学机械抛光机内，并将H3PO4、H2O2和H2O按体积比为1:2:7.5

【技术实现步骤摘要】
硅基外延片AlN去除方法


[0001]本专利技术涉及的是一种半导体制备
，具体为一种硅基外延片AlN去除方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科技的不断进步，AR，VR，元宇宙等新型概念的兴起，世界各国对微型显示性能的要求不断提高，人们越来越追求于高分辨率、低功耗、可靠性好的器件，越来越偏向于小型化和高性能器件。GaN作为新型材料已成为半导体行业的宠儿，由于晶格不匹配，GaN在硅基上生长出的外延片，位错密度很大，因此GaN外延片一般只是生产蓝宝石和SiC衬底上，极大的提高了成本。硅成本低廉，工艺成熟，因此在硅基上生长出GaN无疑是微型显示设备最佳的选择，而AlN晶格既和硅相近又和GaN相近，可以起很好的缓冲作用。但外延片相对于衬底而言很薄，一般在10um内，外延片层数较多，工艺复杂，而AlN作为缓冲层更薄，因此对于硅基外延片AlN去除工艺非常关键。由于很难找到各向异性的腐蚀液, AlN去除工艺上很难把控，若采用传统研磨设备和腐蚀液去除AlN，会产生表面不均匀，有划痕，内部暗伤等问题，对显示器件整体性能产生不良影响。

技术实现思路

[0003]针对传统方法去除硅基外延片上AlN层存在的问题，本专利技术提出一种硅基外延片AlN去除方法。
[0004]该方法采用的化学抛光法，其特征在于：将去除硅基底的外延片放入化学机械抛光机内，并将H3PO4、H2O2和H2O按体积比为1:2:7.5
‑
10的比例混合制备抛光溶液，对剩余的外延片进行抛光。
[0005]具体所述化学机械抛光机的转数设置为15r/min
‑
20 r/min，压力设置为1
‑
3克，确保硅外延片研磨的稳定性。
[0006]转速设定为较难掌握的参数，需与抛光溶液匹配。在采用本专利技术的抛光溶液时，转速低或高均会影响硅外延片的质量：以10r/min去除，去除速率很慢，工作1个小时，厚度没有变化；以50r/min去除，去除速率较高，但存在不均匀问题，还将部分uGaN去除掉；80r/min能较快去除，但表面不平整，很容易将uGaN全部去除掉。
[0007]具体所述混合抛光溶液时按H3PO4、H2O2和H2O依次添加，并在45
°
常温下磁力搅拌45min
‑
1h，使抛光溶液充分混合。
[0008]本方法涉及的是一种硅基外延片AlN去除方法，能有效避免硅基外延片暗伤、划痕问题；利用抛光液和AlN层表面发生化学反应，形成相对易溶解的软质层，在化学机械抛光机的作用下去除软质层，选择特定的抛光溶液和抛光参数，显著提高去除质量和去除效率。
附图说明
[0009]图1为去除硅衬底后的硅基外延片实物图和SEM图；图2为去除硅衬底后硅基外延片横断面的SEM图；
图3为去除AlN后硅基外延片横断面的SEM图；图4为去除AlN后硅基外延片表面的EDS图。
具体实施方式
[0010]实施例1：基于化学抛光法的硅外延片AlN去除方法，先用氢氟酸，硝酸和冰乙酸混合液体去除硅基底，该混合液有各向异性，只对硅腐蚀有腐蚀作用，对AlN没有腐蚀作用。制样完成的外延片厚度约5μm，AlN层厚度约1μm，工作环境需在通风橱中进行，以避免引入空气中的杂质。将硅外延片放于化学机械抛光机内，并将H3PO4、H2O2和H2O按体积比为2:4:15的比例混合制备抛光溶液，混合抛光溶液时按H3PO4、H2O2和H2O依次添加，并在45
°
常温下磁力搅拌1h。然后将化学机械抛光机的转数设置为15r/min，压设置为1克，对硅外延片进行抛光。
[0011]如图1所示，去除硅衬底后硅外延片，表面非常光滑。
[0012]如图2所示，去除硅衬底后硅外延片的横断层的SEM表征图，硅外延片的厚度为5.176μm和设计的厚度一致，同时可得出表面凹凸不平，比较粗糙。
[0013]如图3所示，去除ALN层的硅外延片SEM表征图，可测得表面厚度为4.932μm，与图2相比厚度减小，减少的厚度和本征ALN设计时厚度一致，可表面分布均匀，光滑平整。
[0014]如图4所示，去除AlN后硅外延片表面的EDS图，从表面能谱可以得出，Ga的含量和N的含量是是理论值基本一样,表明AlN层去除得很干净，能谱图中显示黑点是硅外延片内部的V型巨坑。
[0015]实施例2：基于化学抛光法的硅外延片AlN去除方法，先用氢氟酸，硝酸和冰乙酸混合液体去除硅基底，该混合液有各向异性，只对硅腐蚀有腐蚀作用，对AlN没有腐蚀作用。制样完成的外延片厚度约5μm，AlN层厚度约1μm，工作环境需在通风橱中进行，以避免引入空气中的杂质。将硅外延片放于化学机械抛光机内，并将H3PO4、H2O2和H2O按体积比为1:2:10的比例混合制备抛光溶液，混合抛光溶液时按H3PO4、H2O2和H2O依次添加，并在45
°
常温下磁力搅拌45min。然后将化学机械抛光机的转数设置为20r/min，压设置为3克，对硅外延片进行抛光。
[0016]对比例1：在化学机械抛光机参数设定一致的前提下，抛光溶液采用H3PO4、H2O2和H2O按体积比为10:2:2的比例混合，腐蚀速率很快，很容易将uGaN去除掉，同时对垫膜造成很大的腐蚀效果，很容易产生各种杂质。
[0017]对比例2：在化学机械抛光机参数设定一致的前提下，抛光溶液采用H3PO4、H2O2和H2O按体积比为5:2:5的比例混合，腐蚀速率相对降低，但依旧对垫膜有腐蚀的效果，依旧表面不平整。
[0018]对比例3：在化学机械抛光机参数设定一致的前提下，抛光溶液采用H3PO4、H2O2和H2O按体积比为1:2:50的比例混合，去除速率很慢，工作1个小时，厚度没有变化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硅基外延片AlN去除方法，其特征在于：将去除硅基底的外延片放入化学机械抛光机内，并将H3PO4、H2O2和H2O按体积比为1:2:7.5
‑
10的比例混合制备抛光溶液，对剩余的外延片进行抛光。2.如权利要求1所述的硅基外延片AlN去除方法，其特征在于所述化学机械抛光机的转数设置为15r/min
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【专利技术属性】
技术研发人员：高树雄，杨文运，王光华，鲁朝宇，邓枫，高思博，张杰，刘颖琪，
申请(专利权)人：云南北方奥雷德光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：