一种化学法调控氮化硼外延薄膜厚度的方法与流程

专利检索2024-11-23  28


本发明属于半导体薄膜工艺领域,涉及一种化学法调控氮化硼外延薄膜厚度的方法。


背景技术:

1、六方氮化硼在电子、光子、催化等领域有着广泛的应用。在微纳电子工业中,氮化硼(bn)薄膜因其良好的电绝缘性和热导性,以及优异的化学和热稳定性而广泛应用于多种器件。然而由于缺少合适的加工技术,h-bn在可扩展器件中的适用性和广泛部署受到限制。

2、传统的刻蚀技术有两种,一种是湿法蚀刻,另一种是干法刻蚀。干法刻蚀指通过等离子和薄膜的反应,形成一种挥发的物质,直接对薄膜进行轰击。干法刻蚀具有各向异性的特点,侧壁剖面控制较好,但其本身也有不足之处,如对一些下层材料的选择相对较差,等离子体会给被刻蚀材料和设备带来损害,湿法刻蚀是通过预刻蚀材料与刻蚀液产生化学反应,不会被遮蔽的部分除去,从而实现刻蚀的一种纯化学反应。湿法蚀刻设备简单,工艺操作方便,能满足一般生产所需,与干法刻蚀技术相比,湿法通常拥有较慢的刻蚀速率。这一特点限制了其在生产大规模和需要快速成型的场合的应用。

3、六方氮化硼薄膜具有极高的化学惰性,因此它是一种比氮化硅更好的硬掩膜,主要作为刻蚀溶液,如用于硅的各向同性hf/hno3/ch3cooh(或hna)蚀刻剂。但由于其具有强化学惰性,因此很难去除。而氟利昂气体等离子刻蚀虽然可以刻蚀氮化硼薄膜,但对硅、二氧化硅和氮化硅没有选择性。同时用等离子刻蚀法清除氮化硼薄膜通常会留下破损或有雾的表面。因此研究出一种有效刻蚀多层h-bn湿法刻蚀剂就显得尤为重要。为了达到高选择性的刻蚀,即只刻蚀氮化硼而不损伤其它材料,需要精心设计刻蚀溶液的化学成分,这在现实操作中往往难以实现。


技术实现思路

1、本发明提供了一种化学法调控氮化硼外延薄膜厚度的方法。

2、先对氮化硼表面涂覆一层光刻胶,然后通过光刻技术将所需的图案转移至氮化硼表面,形成保护层和暴露于刻蚀溶剂的区域。刻蚀前的表面处理提高刻蚀率和均匀性,可能需要对氮化硼表面进行预处理,如湿法清洗去除表面污染,提高氮化硼表面的反应活性。刻蚀溶液的制备,配制含有特定比例和浓度的刻蚀溶剂。溶液的温度也需要精确控制,因为它直接影响到化学反应的速率。

3、湿法刻蚀过程将氮化硼样品浸入事先配好的刻蚀溶液中。刻蚀过程需在特定条件下进行,如设定的温度、时间和搅拌速度。刻蚀各参数实时监控刻蚀过程中,需要监控溶液的温度、浓度和ph值等关键参数。必要时,应及时调整这些参数保持刻蚀过程的稳定进行。终点检测实时监测刻蚀深度和速率,以确定刻蚀是否达到预期的深度和形貌。终点检测可以借助光学显微镜或其他适宜的表面分析技术。

4、刻蚀后的清洗工作完成刻蚀操作后,需将氮化硼样品从刻蚀溶液中取出,并进行彻底清洗,去除残留的刻蚀溶液和反应产物。干燥和后处理经过清洗的氮化硼样品要进行干燥,而后评估刻蚀质量。如有必要,进行后续的表面处理,如退火以去除可能产生的表面损伤。



技术特征:

1.一种化学法调控氮化硼外延薄膜厚度的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.按权利要求1所述的一种化学法调控氮化硼外延薄膜厚度的方法,其特征在于,步骤(1)中,多层h-bn主要由化学气相沉积、磁控溅射、激光脉冲沉积、分子束外延等制备方法得到。

3.按权利要求1所述的一种化学法调控氮化硼外延薄膜厚度的方法,其特征在于,步骤(1)中,绝缘衬底主要包括氧化硅片、氮化铝、碳化硅、或蓝宝石等耐化学腐蚀绝缘衬底。

4.按权利要求1所述的一种化学法调控氮化硼外延薄膜厚度的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的刻蚀液主要包括85%热磷酸,spm溶液(98% h2so4和30% h2o2经体积比为7:3混合组成),apm溶液(nh3·h2o:h2o2:h2o=1:1:5) 。


技术总结
本发明提供了一种化学法调控氮化硼外延薄膜厚度的方法,用于湿法刻蚀的h‑BN为高温感应加热法制备,其薄膜均匀且连续。使用三种不同刻蚀溶液(85%热磷酸,SPM溶液,APM溶液)对多层h‑BN进行化学法刻蚀调控氮化硼厚度。分别通过不同刻蚀温度,刻蚀配比,刻蚀时间调控其对h‑BN表面形貌以及刻蚀速率。三种刻蚀剂在刻蚀过程中均只改变薄膜厚度,而不会对薄膜晶体结构造成破坏。

技术研发人员:吴天如
受保护的技术使用者:苏州旌晖创半导体新材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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