【国际论文】利用晶体学盐酸气体蚀刻法在 (100) β-Ga₂O₃ 上制造气桥

        由日本国立材料研究所的研究团队在学术期刊 AIP Advances 发布了一篇名为 Fabrication of air bridges on (100) β-Ga₂O₃ using crystallographic HCl gas etching（利用晶体学盐酸气体蚀刻法在 (100) β-Ga₂O₃ 上制造气桥）的文章。

        β-氧化镓（β-Ga₂O₃）作为极具潜力的新型超宽禁带半导体材料，适用于功率电子器件等领域。由于其固有的物理特性（如宽带隙、高原子位移阈值能量），β-Ga₂O₃ 被认为具有优异的抗辐射能力，适合用于航空航天等存在辐射环境的应用。然而，空间辐射环境中的粒子（其中质子占 80% 以上）仍可能对器件的电学性能和可靠性产生影响。已有研究报道了较低能量的质子辐照对 β-Ga₂O₃ 器件性能的负面影响，如导致正向电流降低、电阻增加、载流子浓度和迁移率下降等。质子辐照通过离化和位移损伤，在材料中产生缺陷，这些缺陷作为陷阱或复合中心，导致器件性能退化。目前，关于能量高达 20 MeV 的质子辐照对带有场板结构的 β-Ga₂O₃ SBDs 电学性能影响的研究尚属空白。

        利用传统的各向异性 BCl₃/Ar- 等离子体蚀刻和晶体学无等离子体盐酸气体蚀刻，通过自对准工艺在（100）衬底上制造出了 β-Ga₂O₃ 气桥，该衬底来自于 Novel Crystal Technology 通过导模法（EFG）制造。前一种蚀刻可作为垂直蚀刻来进行，以暴露蚀刻侧壁，而后一种蚀刻则可实现与（100）平面对齐的水平蚀刻，这是因为（100）平面的表面能量密度最低，因而具有较高的抗蚀刻性。通过将这两种正交蚀刻技术与其他标准器件制造工艺相结合，能够制造出空气桥。研究人员相信，本文展示的底切蚀刻方法将促进微机电系统的制造。

图 1. 沿 [201] 方向法线投影到（100）平面的 β-Ga₂O₃ 结构的原子排列。图中还标出了低米勒指数、垂直于 (100) 平面的氧亚晶格平面以及相应的面内方向。

图 2. 在晶向 (100) 的衬底上进行水平蚀刻的工艺流程。

DOI：

doi.org/10.1063/5.0260753