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《氮化铝镓器件的电化学膜剥离》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2019-12-08

  • 瑞典和德国的研究人员一直在开发电化学蚀刻技术，以制造薄膜氮化铝镓（AlGaN）光电和功率电子器件。AlGaN合金是一种宽带隙材料，具有产生深紫外线（UV）的潜力，同时也是一种在击穿前能承受高电场和高电压的电子学材料。

    异质集成的AlGaN外延层对于诸如薄膜倒装芯片紫外发光二极管等光学和电气设备至关重要。从外延生长衬底上释放AlGaN层将实现垂直腔，并将介电层施加到膜的两侧。对于大功率电子设备，薄膜格式可以通过将有源半导体层直接应用于散热器来提高热管理。但是目前释放AlGaN的方法（例如激光剥离）往往会损坏材料，从而降低最终器件的性能。

    研究人员首先在c面蓝宝石上用AlN模板层生长了2x1018 / cm3的硅掺杂Al0.5Ga0.5N层。硅掺杂的n型导电性确保了电流扩散，以实现均匀的电化学蚀刻。通过干式反应离子蚀刻直径为10μm的7x9400μm节距阵列中的孔来暴露牺牲层，从而进行电化学蚀刻。膜的顶侧通过1.3μm的光致抗蚀剂层得到保护，免受蚀刻损坏。电化学蚀刻在0.3M硝酸电解液中使用了三个电极，并用磁力棒不断搅拌。发现电化学蚀刻围绕蚀刻孔各向同性地进行，从而在基板和膜之间形成气隙。最终，蚀刻前沿合并。

    在130nm Al0.37Ga0.63N牺牲层上生长了多量子阱（MQW）结构，表明可以使用电化学蚀刻而不影响器件性能。PL分析显示转移后有少量红移，这种2nm的偏移可能是由于样品中Al成分和厚度的局部变化，外延中的残余应变以及过程引起的应变引起的。传输前后的时间分辨测量显示出相同的340ps PL衰减率。这证实了电化学蚀刻和转移工艺不会影响QW的质量。

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