半导体工艺中大面积外延氮化硼分层问题的缓解策略研究

本文针对外延氮化硼(hBN)在半导体加工中的分层问题，提出了一种可控分层转移技术。该研究通过预处理方法有效解决了hBN在湿法工艺(如光刻)中的结构稳定性问题，使其能够兼容标准半导体工艺。创新性地实现了从数十到数百纳米不同厚度hBN层的无损转移，为二维材料在半导体和光电器件(如深紫外DUV器件)中的应用提供了关键技术突破。

　　

Highlight

外延氮化硼的分层现象已被广泛研究，在我们的工作中，这一过程被创新性地应用于多种场景：包括将外延BN转移到SiO₂上作为MoSe₂的生长基底，或通过光腐蚀工艺制备具有应用潜力的独立式锗膜。

Results and Discussion

研究结果表明，通过预先控制hBN层的分层过程，可以显著提升其在后续湿法工艺中的稳定性。该方法特别适用于高温生长过程中因蓝宝石衬底与hBN热膨胀系数差异导致的褶皱问题。通过消除这些褶皱结构，有效阻断了水分子在BN/蓝宝石界面的渗透路径，从而确保材料在光刻等关键工艺中的结构完整性。

Conclusions

本研究证实，主动控制外延hBN层的分层过程能有效预防湿法加工中的材料损伤。该技术不仅解决了高温生长带来的褶皱问题，还通过阻断界面水渗透途径确保了结构稳定性。我们成功将该方法应用于标准光刻工艺，为hBN在半导体器件制造中的集成应用提供了可靠解决方案。