引言

本文研究了KOH基溶液中AIN的濕式化學蝕刻與蝕刻溫度和材料質量的關系。這兩種材料的蝕刻速率都隨著蝕刻溫度的增加而增加，從20~80°C不等。通過在1100°C下快速熱退火，提高了反應性濺射制備的A1N的晶體質量，隨著退火溫度的增加，材料的濕蝕刻率降低。在1100°C退火后，在80°C蝕刻溫度下，蝕刻速率降低了約一個數量級。用金屬有機分子束外延生長的In019A1081N在硅上的蝕刻速率大約是在砷化鎵上的三倍。這與在砷化鎵上生長的材料的優越的晶體質量相對應。我們還比較了摻雜濃度對蝕刻速率的影響。蝕刻兩個晶體質量相似的主要樣品，一個用nc1016cm3(2.6%In)完全耗盡，另一個用n5><10的cm3(3.1%In)。在低蝕刻溫度下，速率相似，但在60°C以上，n型樣品蝕刻更快，在80時大約快3倍°C。這些蝕刻的活化能非常低，濺射的A1N為2.0 0.5 千卡摩爾。主要的活化能依賴于成分，在2-6千卡摩爾。在80時，GaN和InN層在氫氧化鉀溫度下沒有顯示任何蝕刻°C。

實驗

在IntevacGenII系統中，使用半絕緣、(100)砷化鎵基質或p型(1 11 cm)硅基質的金屬加納分子束外延(MOMBE)基質上生長。III組源分別為三乙基鎵、三甲胺亞烷和三甲基鈉，原子氮來自于在200W正向功率下運行的ECR脈波源。各層為高密度(1011~1012cm2)的堆積斷層和微雙晶。發現偶離子樣品同時含有六角形和立方形。所檢測的成分分別為100、75、36、29、19、3.1、2.6和0%In。

AIN樣品在RTA系統(AG410T)中，在n2大氣中，溫度在500~1150°C下，表面向下退火10s。在濕蝕刻研究中，所有樣品都被掩蓋。去除掩模后，用Dektak手寫筆輪廓測量法獲得切口深度，誤差約為5%。采用掃描電子顯微鏡(SEM)檢查蝕刻樣品的下切口。AZ400K顯影劑溶液(具有活性銦氫氧化鉀)用于蝕刻，蝕刻溫度在20-80°C之間。

結果和討論

A1N圖1顯示了在500、700、900、1000和1100°C下生長或退火的樣品時，濺射的A1N的蝕刻速率與蝕刻溫度的函數。隨著蝕刻溫度從20°C到50°C的升高，沉積蝕刻樣品和500°C的蝕刻速率急劇增加，然后變平;500°C退火后，速率下降了約10%。在700、900和1000°C下退火的樣品也顯示出類似的趨勢，在較高的退火溫度下，速率單調下降。隨著蝕刻速率的降低，晶體質量隨著退火溫度的降低而顯著增加。每次連續退火時，蝕刻率繼續下降-10%，至1000°C。1100°后，蝕刻速率下降，溫度較小。總的來說，從沉積的A1N到1100°C退火的80°C蝕刻速率降低了90%。

如圖2所示，所有樣品的活化能在實驗誤差內相同。這表明了一個擴散受限的反應。這遠低于Mileham等人報道的用金屬有機分子束外延生長的a1n的15.45千卡的活化能。然而，在目前的實驗中，材料的質量要低得多，蝕刻可能以如此快的速度進行，以至于溶液在材料表面附近的反應物正在耗盡。

除了材料質量或成分外，另一個通常在決定蝕刻速率中起作用的因素是樣品的電導率。圖6顯示了2.6和3.1%In樣品的main蝕刻與蝕刻速率溫度的圖，分別耗盡(nc1016cm3)和n-5)<1018蝕刻cm3。由于自摻雜在該成分周圍變化迅速，但濃度變化很大，這些樣品代表了對與電導率相關的任何影響的一個很好的測試。樣品在低溶液溫度下具有相似的蝕刻速率。然而，在60°C以上，n型樣品蝕刻率增加得更快，大約比耗盡的圖快兩倍。這些結果表明，在快速蝕刻速率發生的溫度下，n型樣品中的電子是臭氧離子與InAlN薄膜中的鋁之間的化學反應的一部分。它們可能會增強這些離子的形成，從而提高蝕刻率。用KOH溶液蝕刻對InAIN比氮化鎵或InN具有完全的選擇性。

總結

AIN的退火提高了薄膜的晶體質量，降低了氫氧化鉀基溶液中的化學蝕刻率。ina1n蝕刻速率也隨著結晶質量的降低而增加。InAIN的蝕刻率最初隨著In成分從0增加到36%而增加，然后對于純InN下降到零。n型InA1N的蝕刻速度大約是60°C以上未摻雜材料的兩倍，表明電子在蝕刻機制中起著作用。

審核編輯：湯梓紅