引言

眾所周知，化合物半導(dǎo)體中不同的原子比對(duì)材料的蝕刻特性有很大的影響。為了對(duì)蝕刻速率和表面形態(tài)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(fù)雜性。本研究對(duì)比了三氯化硼與氯氣的偏置功率，以及氣體比對(duì)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(xué)性質(zhì)的影響很大。英思特詳細(xì)說(shuō)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(duì)于偏置功率的蝕刻速率的顯著變化。

實(shí)驗(yàn)與討論

本研究采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）培養(yǎng)了三種不同的樣品，包括Al0.71Ga0.29N、Al0.85Ga0.15N和AlN。所有三個(gè)樣品都在1.3mm厚的藍(lán)寶石基板上的AlN緩沖層上生長(zhǎng)。為了評(píng)估偏置功率對(duì)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(diào)查偏差功率為100W。然而，Al0.85Ga0.15N和AlN蝕刻率呈現(xiàn)非線性趨勢(shì)，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(duì)蝕刻率的影響

如圖2所示，與Al0.85Ga0.15N和AlN相比，Al0.71Ga0.29N對(duì)偏壓功率表面粗糙度的響應(yīng)顯示出不同的趨勢(shì)，其類似于圖1中顯示出的不同趨勢(shì)的蝕刻速率。與Al0.71Ga0.29N相比，Al0.85Ga0.15N和AlN在10W至20W范圍內(nèi)表現(xiàn)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(jī)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(huì)導(dǎo)致較低的表面粗糙度。總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于后處理制造來(lái)說(shuō)，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(jié)論

英思特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)保持壓力、ICP功率和總氣體流量不變時(shí)，Al0.71Ga0.29N的蝕刻速率在高達(dá)100 W的偏壓功率下呈現(xiàn)線性趨勢(shì)，而Al0.85Ga0.15N和AlN都呈現(xiàn)接近飽和的非線性蝕刻速率。其結(jié)果表明，即使Al的含量發(fā)生微小變化，也會(huì)導(dǎo)致顯著的蝕刻速率和表面形態(tài)趨勢(shì)。

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(duì)表面形態(tài)的不同響應(yīng)。此外，對(duì)于高Cl2含量的等離子體蝕刻，其表面氧化導(dǎo)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