精确的蚀刻深度控制，以优化p-GaN高电子迁移率晶体管制造中的关键工艺步骤

《physica status solidi (a)– applications and materials science》：Accurate Etch Depth Control to Optimize Critical Process Step for p-GaN High Electron Mobility Transistors Fabrication

使用UV基端点技术原位测量薄p-GaN层厚度，优化Cl2-O2等离子体刻蚀工艺自动切换高选择性，减少AlGaN损失和离子轰击，添加ALE步骤使表面粗糙度从0.8 nm降至0.4 nm。

　　

摘要

本研究报道了一种先进的端点检测（EP）技术的成果，该技术能够在等离子体刻蚀过程中对厚度小于80纳米的p-GaN层进行原位厚度测量。通过利用计算出的刻蚀速率，可以在刻蚀过程的最后阶段自动切换到选择性更高的工艺，此时p-GaN层剩余厚度已不足20纳米。这种控制工艺的方法建立在之前针对 recessed gate AlGaN 设备的原位监测技术的基础上，能够更准确地判断是否发生过过度刻蚀，从而最大限度地减少 AlGaN 的损失，并降低额外的离子轰击带来的影响（相比定时刻蚀而言）。利用 EP 技术测量原位刻蚀速率并调整基于 Cl?-O? 的等离子体化学环境的 AlGaN 选择性，进一步验证了根据先前研究结果谨慎平衡工艺条件的必要性。最后，本文还介绍了通过增加原子层刻蚀（ALE）这一额外处理步骤来提升最终表面质量的效果：采用原子力显微镜测量的表面粗糙度（Ra）从仅使用高选择性电感耦合等离子体（ICP）时的0.8纳米提升到了高选择性 ICP 后结合 ALE 处理后的0.4纳米。

图形摘要

本文采用了一种新型的基于紫外光的端点检测技术，实现对 AlGaN 薄膜上 p-GaN 层厚度的原位测量以及刻蚀速率的精确控制，从而为制造高电子迁移率 p-GaN 晶体管器件提供了更多的工艺可能性与更强的工艺控制能力。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。