氮化鎵由于其寬的直接帶隙、高熱和化學(xué)穩(wěn)定性，已成為短波長發(fā)射器（發(fā)光二極管和二極管激光器）和探測(cè)器等許多光電應(yīng)用的誘人半導(dǎo)體，以及高功率和高溫電子器件。對(duì)于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的氮化鎵器件，如激光二極管或高功率燈，對(duì)低線程位錯(cuò)密度(<106cm-2)的高質(zhì)量氮化鎵襯底有很強(qiáng)的需求。

N面氮化鎵基底上的CMP工藝

氮化鎵基結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是最有前途的短波長光電器件和高功率、高頻的材料之一，電子器件然而，該材料的潛力由于缺乏適合于外延生長器件層的合適的晶格匹配襯底而受到限制。這導(dǎo)致了大塊氮化鎵底物的發(fā)展。在異質(zhì)外延基底上制備的同源外延器件的位錯(cuò)密度要低一個(gè)數(shù)量級(jí)，并表現(xiàn)出優(yōu)越的性能[25]。隨著這些基底的發(fā)展，還必須研究表面制備技術(shù)，以提供原子光滑、無損傷的表面，如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。此外，可進(jìn)一步擴(kuò)展氮化鎵技術(shù)的替代工藝，包括晶圓鍵合和層轉(zhuǎn)移技術(shù)，通常需要平面化步驟，從而需要一個(gè)良好控制的氮化鎵CMP工藝[26]。先前的氮化鎵CMP研究實(shí)驗(yàn)使用二氧化鈉或氫氧化鉀和[27]。雖然這些泥漿能夠在n面的小區(qū)域上實(shí)現(xiàn)光滑的表面，但ga面沒有發(fā)生變化。

此外，氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液對(duì)材料表面的損傷。在本研究中，用亞二次氯酸鹽基漿液對(duì)大塊氮化鎵進(jìn)行平面化，以獲得可用于任何一種極性的無損傷過程。次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑，已成功地用于拋光其他III-V材料。[28]

清潔技術(shù)

RCA清洗工藝在半導(dǎo)體器件制造中通常用于去除晶圓表面的顆粒和金屬污染。RCA清洗工藝，由W.Kern和D.Poutinen在20世紀(jì)70年代的[29,30]開發(fā)，成為硅片表面的一個(gè)基本清洗工藝。RCA清洗過程對(duì)去除晶圓表面的顆粒污染和金屬雜質(zhì)非常有用。但是，需要大量的化學(xué)物質(zhì)和水，與其他工藝相比，工藝時(shí)間相對(duì)較長。盡管RCA清洗存在諸多問題，但清洗效率非常有效，使RCA清洗過程成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

RCA清洗過程包括兩種清洗過程，如表2所示：標(biāo)準(zhǔn)清潔1（SC-1）和標(biāo)準(zhǔn)清潔2（SC-2）。SC-1清洗工藝用于去除硅片表面的顆粒，SC-2清洗工藝以去除金屬雜質(zhì)[31]。SC-1清洗溶液包括堿性化學(xué)氫氧化銨和抗氧化劑過氧化氫。SC-1清洗溶液主要用于去除硅片表面的有機(jī)污染物。然而，已知它在去除粒子方面非常有效。粒子去除機(jī)理可以歸因于基質(zhì)的輕微蝕刻和氫氧化銨的電排斥力和過氧化氫的氧化和溶解。無花果6為SC-1溶液中顆粒去除機(jī)理示意圖

N面氮化鎵堿性溶液刻蝕機(jī)理

氧化鎵可以溶解在堿溶液中。蝕刻后氮化鎵的均方根（19 20 均方根）的增加表明，表面的氧化物溶解在溶液中。然而，經(jīng)蝕刻后，氧氣仍留在其表面。這可能是由于在空氣和溶液中的氧和水的吸附。一旦Ga層被去除，表面就會(huì)變成氮?dú)饨K止物。氫氧化鉀溶液中的氫氧化物離子不能攻擊氮端表面，這是由于OH-與氮所占據(jù)的三個(gè)懸垂鍵之間有很大的斥力。這可能是ga面表面抵抗氫氧化鉀溶液中蝕刻的一個(gè)原因。相比之下，在n面表面上存在著氮原子的單一懸垂鍵，如圖所示8.氧化氫離子可以攻擊四面體配合的Ga原子的后鍵，并吸附在n面表面。氫離子與氮化鎵反應(yīng)，形成氧化鎵和氨。

總結(jié)

在有機(jī)污染物去除后，進(jìn)行了顆粒去除的研究。評(píng)價(jià)了堿性化學(xué)物質(zhì)的蝕刻速率，并根據(jù)清洗溶液來確定。稀釋后的氫氧化銨溶液在表面蝕刻最順利，在堿性化學(xué)物質(zhì)中蝕刻速率較低。但稀釋后的氫氧化銨溶液的蝕刻率在pH10以上急劇增加。粗糙表面的蝕刻速率高引起的。為了使蝕刻過程中的表面光滑，將SDS和IPA加入pH為10的稀釋氫氧化銨溶液中。由于添加了添加劑，發(fā)現(xiàn)了其表面的蝕刻率和粗糙度。在SDS5mM條件下，表面的粗糙度和蝕刻率均較低，顆粒去除效率最高。