【外延论文】聚焦镓离子束在微纳尺度制造中的β-氧化镓溅射刻蚀特性

        近期，由东南大学的研究团队在学术期刊 Sensors and Actuators A: Physical 发布了一篇名为 Characteristics of β-Gallium Oxide Sputtering Etching by Focused Gallium Ion Beam in the Micro-Nano Scale Fabrication（聚焦镓离子束在微纳尺度制造中的β-氧化镓溅射刻蚀特性）的文章。

摘要

        β-氧化镓（β-Ga₂O₃）是一种超宽带隙（UWBG）半导体材料，被广泛认为是制造光电器件和高压器件的理想材料。作为一种先进的溅射刻蚀技术，聚焦离子束（FIB）越来越多地用于半导体材料的微纳米加工。本文从溅射产率的校准、工艺参数对刻蚀轮廓的影响以及再沉积效应三个方面系统地研究了 Ga FIB 对 β-Ga₂O₃ 溅射刻蚀的影响。首先，在典型工艺条件下，以不同入射角对 β-Ga₂O₃ 衬底进行溅射刻蚀，精确校准了溅射产率的关键参数。此外，应用 Yamamura 模型拟合了溅射产率与入射角的关系曲线。此外，比较了 β-Ga₂O₃、GaN 和 Si 在相同条件下的溅射产率，揭示了它们之间的差异。其次，通过线扫描刻蚀和沟槽结构刻蚀实验，分析了最大刻蚀深度、宽度和刻蚀体积随离子剂量的变化。描述了 β-Ga₂O₃ 沟槽结构的演变，并与 GaN 和 GaAs 进行了比较，从再沉积效应的角度分析了三种材料在溅射刻蚀过程中的差异原因。最后，研究了 FIB 工艺参数对 β-Ga₂O₃ 再沉积效应的影响。实验结果表明，在大单次驻留时间刻蚀 β-Ga₂O₃ 时，会产生明显的再沉积效应。进一步分析确定了在不同束流条件下，一定范围的单次驻留时间可以减少再沉积，防止侧壁角度的形成。这些研究结果为基于 FIB 技术的 β-Ga₂O₃ 微纳器件的高分辨率刻蚀工艺提供了重要的数据支持，也为相关仿真研究建立了可靠的数据基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.sna.2024.116071