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原子层蚀刻(或ALE)是一种先进的蚀刻技术，允许对浅特征进行极好的深度控制。随着设备特征尺寸的进一步减小，进一步要求ALE达到峰值性能所需的精度。
高保真模式转移(蚀刻)是当今先进微电子器件制造的必要条件。随着特征缩小到10纳米以下的水平，以及使用超薄2D材料的新器件，对原子级保真度的需求日益增加。
这导致人们对原子层蚀刻(ALE)技术越来越感兴趣，该技术克服了原子尺度上传统(连续)蚀刻的限制。基于等离子体的原子层蚀刻是一种气体加药和离子轰击的循环蚀刻过程，它一层一层地去除材料，具有以极低的损伤去除单个原子层的潜力。
原子层蚀刻通常包括4个步骤的循环，根据需要重复多次以达到所需的蚀刻深度。这个例子展示了用氯蚀刻AlGaN的ALE2基于“增大化现实”技术。
步骤1)向衬底添加蚀刻气体，该气体吸附在蚀刻材料上并与蚀刻材料发生反应。蚀刻气体常被等离子体分解以提高吸附率。通过正确选择加药气体和参数，如果化学剂量在吸附单分子层后停止，则可以实现自限性。
步骤2)清除所有残余剂量气体。
步骤3)用低能惰性离子轰击表面，去除反应的表层。如果离子的能量足以去除化学修饰层，但不足以(溅射)蚀刻底层的大块材料，那么这可以是自我限制的。
步骤4)蚀刻产品从腔室中清除。
ALE适用于广泛的材料，包括Si, a-Si, MoS2、SiO2GaN, AlGaN, III-V 's, Si3.N4石墨烯,高频振荡器2, ZrO2,艾尔。2O3.、金属等。
材料蚀刻 |
剂量气体 |
腐蚀气体 |
金属氧化物半导体<子> 2 |
Cl <子> 2 |
基于“增大化现实”技术 |
Si或晶硅 |
Cl <子> 2 |
基于“增大化现实”技术 |
SiO <子> 2 |
瑞士法郎C <子> 3 < /子>或<子> 4 F <子> < /子> 8 |
基于“增大化现实”技术或O <子> 2 |
沃甘或氮化镓 |
Cl 2 <子> < /子>,BCl <子> 3 |
基于“增大化现实”技术 |
沃甘或氮化镓 |
N <子> 2子> < / O |
BCl <子> 3 |
砷化镓或AlGaAs |
Cl 2 <子> < /子>,BCl <子> 3 |
基于“增大化现实”技术 |
InP或InGaAsP等。 |
CH 4 <子> < /子>,Cl <子> 2 |
基于“增大化现实”技术 |
罪 |
H <子> 2 |
基于“增大化现实”技术 |
2 Al <子> < /子> O <子> 3 |
BCl <子> 3 |
基于“增大化现实”技术 |
石墨烯 |
O <子> 2 |
基于“增大化现实”技术 |
高频振荡器<子> 2 < /子>,ZrO <子> 2 |
Cl 2 <子> < /子>,BCl <子> 3 |
基于“增大化现实”技术 |
AlGaN ALE过程周期
AlGaN蚀刻每周期有或没有氯剂量
我们的原子层蚀刻设备是建立在13年以上的经验。主要特点包括:
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