【衬底论文】供氧条件下 (001) β-Ga₂O₃ 的 HCl 气体刻蚀行为

        由日本国立物质材料研究所的研究团队在学术期刊Science and Technology of Advanced Materials 发布了一篇名为 HCl-gas etching behavior of (001) β-Ga₂O₃ under oxygen supply（供氧条件下 (001) β-Ga₂O₃ 的 HCl 气体刻蚀行为）的文章。

摘要

        本研究在氧气供应条件下，系统研究了 (001) β-Ga₂O₃ 的平面与横向 HCl 气体刻蚀行为，实验温度范围为 645–1038°C，氧气分压 P⁰(O₂) 为 0–2.5 kPa，同时保持 HCl 分压 P⁰(HCl) 恒定为 63 Pa。结果表明，在 747°C 时，平面刻蚀速率（PER）随 P⁰(O₂) 的增加略有下降。值得注意的是，当 P⁰(O₂) = 1.25 kPa 时，PER 随温度升高而增加，并在 747–848°C 之间呈现平台趋势，而热力学计算的刻蚀驱动力并未显示该特性。即使只有极少量的 O₂ 供应，也可在 747°C 时将表面粗糙度的均方根值（RMS）抑制至 <1 nm。当 P⁰(O₂) = 1.25 kPa 时，RMS 在温度高达 847°C 时仍保持 <2 nm，但在 947°C 以上迅速增加至 >7 nm，表明较低温度有利于获得更光滑的表面。横向刻蚀速率（LER）分析利用辐射轮图案掩膜在 747°C 下进行，结果显示明显的各向异性，极坐标图呈肾形分布，其中 <100> 方向刻蚀速率最小，<010> 方向最大。虽然 P⁰(O₂) 对各向异性影响有限，但温度升高显著增强了 LER，在 <100> 方向旋转 ±20° 的方向上尤其如此 。在 947°C 以上，由于根据辐条方向形成 {310} 和 {3-10} 刻面，蚀刻的侧壁呈现出多面形态，而在848°C以下，侧壁相对光滑。这些发现强调了受控 HCl 气体蚀刻在 β-Ga₂O₃ 无等离子体处理中的潜力，从而能够制造高性能器件

原文链接：

https://doi.org/10.1080/14686996.2025.2546285