随着特征尺寸的缩小，等离子体刻蚀技术在上世纪80年代得到了广泛的应用，并引起了人们对精确图形转移技术的极大关注。近年来，第三代半导体GaN基材料器件的发展，对其微尺寸刻蚀可控性的要求进一步提高。例如，低损伤蚀刻是GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）制造过程中的关键技术要求，因为高刻蚀损伤可能导致器件振荡或超调，从而导致器件损坏失效。通常，刻蚀是一个连续且同时的过程，连续工艺有利于实现高蚀刻速率；然而，刻蚀形貌的可控性较差。原子层刻蚀是一种利用自限制反应去除材料原子层的技术。原子层刻蚀突破了传统连续刻蚀的局限性，在GaN材料上已经得到了很好的体现，更适合于实现GaN/AlGaN精确刻蚀与低损伤刻蚀。等离子体原子层刻蚀技术中，改性步骤与去除步骤单独分开，并添加吹扫步骤减少干扰，可以通过调节等离子体的能量进行精准可控的刻蚀。在纳米尺度上，不同体系GaN/AlGaN原子层刻蚀均可实现原子层级别的刻蚀量，减少刻蚀带来的损伤。GaN/AlGaN原子层刻蚀使GaN基材料的应用领域得到显著拓展；同时，原子层刻蚀技术在微纳制造业中展示出越来越重要的作用，为半导体工业的发展起到了巨大促进作用。

近日，江苏师范大学许开东、庄仕伟课题组综述了GaN/AlGaN材料等离子体原子层刻蚀的研究进展。首先介绍了GaN基材料与应用以及目前GaN刻蚀的常用方法。分别针对O2-BCI3体系、氯基-惰性气体体系的GaN/AlGaN原子层刻蚀进行综述，介绍了各自刻蚀量、刻蚀表面的粗糙度、原子层刻蚀的协同效果和电学性能，展示了相对于传统连续等离子体刻蚀，原子层刻蚀技术的刻蚀量精准可控性与其对优化器件良率的优势。

该文章以题为“Plasma atomic layer etching of GaN/AlGaN materials and application: An overview”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. O2-BCI3体系氮化镓等离子体原子层刻蚀示意图。

图2. 氯基-惰性气体体系氮化镓等离子体原子层刻蚀示意图。

文章信息：

Plasma atomic layer etching of GaN/AlGaN materials and application: An overview

Lulu Guan, Xingyu Li, Dongchen Che, Kaidong Xu, Shiwei Zhuang

J. Semicond, 2022, 43(11): 113101. doi: 10.1088/1674-4926/43/11/113101

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/11/113101

来源：半导体学报