電感耦合等離子刻蝕

引言

眾所周知，化合物半導體中不同的原子比對材料的蝕刻特性有很大的影響。為了對蝕刻速率和表面形態的精確控制，通過使用低至25nm的薄器件阻擋層的，從而增加了制造的復雜性。本研究對比了三氯化硼與氯氣的偏置功率，以及氣體比對等離子體腐蝕高鋁含量AlGaN與AlN在蝕刻速率、選擇性和表面形貌方面的影響。

蝕刻速率受偏置功率和氣體化學性質的影響很大。英思特詳細說明了AlGaN的Al組成的微小變化的影響，并顯示了與AlN相比，相對于偏置功率的蝕刻速率的顯著變化。

實驗與討論

本研究采用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）培養了三種不同的樣品，包括Al0.71Ga0.29N、Al0.85Ga0.15N和AlN。所有三個樣品都在1.3mm厚的藍寶石基板上的AlN緩沖層上生長。為了評估偏置功率對蝕刻速率和表面形貌的影響，在腔室壓力（3mTorr）、ICP功率（125W）和氣體流量（20%三氯化硼+5sccmAr）的條件下，將偏置功率從10W掃到100W。

圖1顯示了所有三種成分的蝕刻速率。我們觀察到隨著蝕刻率的線性增加，Al0.71Ga0.29N組成的調查偏差功率為100W。然而，Al0.85Ga0.15N和AlN蝕刻率呈現非線性趨勢，即使在較低偏置功率下，都顯示接近飽和蝕刻率100W偏置功率。

圖1：偏置功率對蝕刻率的影響

如圖2所示，與Al0.85Ga0.15N和AlN相比，Al0.71Ga0.29N對偏壓功率表面粗糙度的響應顯示出不同的趨勢，其類似于圖1中顯示出的不同趨勢的蝕刻速率。與Al0.71Ga0.29N相比，Al0.85Ga0.15N和AlN在10W至20W范圍內表現出更大的表面粗糙度，在更低的偏置功率下過渡到更光滑的表面。

隨著Al含量的降低，這種蝕刻機制的平衡得到改善，并且與較高的含Al成分相比，在低偏壓下會導致較低的表面粗糙度?？偟膩碚f，對于后處理制造來說，30W以上的所有三種組合物的亞納米表面粗糙度都是可接受的。

結論

英思特實驗發現，當保持壓力、ICP功率和總氣體流量不變時，Al0.71Ga0.29N的蝕刻速率在高達100 W的偏壓功率下呈現線性趨勢，而Al0.85Ga0.15N和AlN都呈現接近飽和的非線性蝕刻速率。其結果表明，即使Al的含量發生微小變化，也會導致顯著的蝕刻速率和表面形態趨勢。

同樣，所研究的較低Al含量，Al0.71Ga0.29N，隨著BCl3與Cl2比率的變化，顯示出對表面形態的不同響應。此外，對于高Cl2含量的等離子體蝕刻，其表面氧化導致蝕刻速率的顯著降低以及表面粗糙度的增加。

審核編輯 黃宇