硅基外延片aln去除方法
技术领域
1.本发明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。
背景技术：
2.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。
技术实现要素：
3.针对传统方法去除硅基外延片上aln层存在的问题，本发明提出一种硅基外延片aln去除方法。
4.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。
5.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。
6.转速设定为较难掌握的参数，需与抛光溶液匹配。在采用本发明的抛光溶液时，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。
7.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。
8.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
9.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
10.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。
11.如图1所示，去除硅衬底后硅外延片，表面非常光滑。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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。
18.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。
技术特征：
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-20 r/min，压力设置为1-3克，确保硅外延片研磨的稳定性。3.如权利要求1所述的硅基外延片aln去除方法，其特征在于混合抛光溶液时按h3po4、h2o2和h2o依次添加，并在45
°
常温下磁力搅拌45min-1h。
技术总结
本发明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1:2:7.5-10的比例混合制备抛光溶液，对剩余的外延片进行抛光。该方法能有效避免硅基外延片暗伤、划痕问题，显著提高去除质量和去除效率。显著提高去除质量和去除效率。显著提高去除质量和去除效率。
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
受保护的技术使用者：云南北方奥雷德光电科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/10/10