【外延论文】金属有机化学气相沉积原位刻蚀 β-Ga₂O₃ 和 β-(AlₓGa₁₋ₓ)₂O₃

        由美国俄亥俄州立大学的研究团队在学术期刊 Journal of Vacuum Science & Technology B 发布了一篇名为 Metalorganic chemical vapor deposition in situ etching of β-Ga₂O₃ and β-(Al_xGa_1−x)₂O₃ （金属有机化学气相沉积原位刻蚀 β-Ga₂O₃ 和 β-(Al_xGa_1−x)₂O₃ ）的文章。

摘要

        本研究对 β-Ga₂O₃ 在两种方法下的刻蚀效果进行了全面分析：一种是氢氮混合气体（H₂-N₂）刻蚀，另一种是在金属有机化学气相沉积系统中进行的三乙基镓（TEGa）原位刻蚀。通过在不同腔室压力下使用氢气和氮气的混合气体，并保持刻蚀温度恒定在 750°C，对 β-Ga₂O₃ 的三种不同晶面取向：(010)、 (001) 及 (-201) 的刻蚀动力学进行了研究。场发射扫描电子显微镜分析表明，β-Ga₂O₃ 的刻蚀行为取决于晶体取向，其中（010）取向表现出明显均匀且平滑的表面，表明其适用于垂直器件应用。通过 H₂-N₂ 刻蚀在（010）衬底上制备出了高深宽比的 β-Ga₂O₃ 鳍状阵列，鳍状结构的宽度为 2 μm，深度为 3.1 μm，且侧壁平滑且轮廓清晰。刻蚀过程实现了极高的刻蚀速率（>18 μm/h），且对压力和侧壁取向有很强的依赖性，揭示了刻蚀深度与表面平滑度之间的权衡关系。另外，对 TEGa 原位刻蚀进行了研究，将其作为 β-Ga₂O₃ 和 β-(Al_xGa_1−x)₂O₃ 薄膜的替代刻蚀技术。结果表明，（010）取向在保持更光滑侧壁和顶表面的同时，展现出相对较高的刻蚀速率，这有利于器件加工。相比之下，（001）取向对 TEGa 刻蚀表现出很强的抗性。此外，掺铝的 β-(Al_xGa_1−x)₂O₃ 薄膜的刻蚀速率明显低于纯 β-Ga₂O₃，这表明它们在先进器件制造中具有作为有效刻蚀停止层的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1116/6.0004620