Experimental Study of the Influence of Process Pressure and Gas Composition on GaAs Etching Characteristics in Cl₂/BCl₃-Based Inductively Coupled Plasma

Abstract

A study of Cl2/BCl3-based inductively coupled plasma (ICP) was conducted using thick photoresist mask for anisotropic etching of 50 µm diameter holes in a GaAs wafer at a relatively high average etching rate for etching depths of more than 150 µm. Plasma etch characteristics with ICP process pressure and the percentage of BCl3 were studied in greater detail at a constant ICP coil/bias power. The measured peak-to-peak voltage as a function of pressure was used to estimate the minimum energy of the ions bombarding the substrate. The process pressure was found to have a substantial influence on the energy of heavy ions. Various ion species in plasma showed minimum energy variation from 1.85 eV to 7.5 eV in the pressure range of 20 mTorr to 50 mTorr. The effect of pressure and the percentage of BCl3 on the etching rate and surface smoothness of the bottom surface of the etched hole were studied for a fixed total flow rate. The etching rate was found to decrease with the percentage of BCl3, whereas the addition of BCl3 resulted in anisotropic holes with a smooth veil free bottom surface at a pressure of 30 mTorr and 42% BCl3. In addition, variation of the etching yield with pressure and etching depth were also investigated.

Influence of hole shape/size on the growth of site-selective quantum dots

“…After inserting the sample and a small temperature stabilization step at 10°C, the plasma was ignited at a pressure of 5 mTorr. The sample was then etched with 2:4 sccm SiCl 4 /Ar at the lowest reachable pressure of 1.9 mTorr in order to decrease the etching rate [ 32 , 33 ]. Vertical sidewalls could be produced using a 20 W radio frequency forward power (≈50 V DC bias) and a 150 W ICP power, as demonstrated in Figure 1 .…”

XXV Международный Симпозиум Нанофизика И Наноэлектроника", Нижний Новгород, 9-12 Марта 2021 Г. Влияние Добавки Хлорпентафторэтана В Составе Хлорсодержащей Плазмы На Скорость И Характеристики Профиля Травления Арсенида Галлия

“…Формирование непланарных структур на основе арсенида галлия с вертикальными стенками представляет собой довольно сложную задачу. Одним из наиболее используемых для этого методов является травление в индуктивно-связанной плазме (inductively coupled plasma, ICP) [1][2][3][4][5][6]. За счет повышенной концентрации реакционных частиц в плазме удается поддерживать значительную скорость травления без существенного увеличения емкостной мощности (radio frequency power, RF p ).…”

“…Однако при этом необходима защита боковой поверхности образца от горизонтального растравливания, так как IСP-травление имеет изотропный характер. В связи с этим часто используют полимеробразующие реагенты, такие как BCl 3 [1,2], SiCl 4 [3,4], CHF 3 [5]. В частности, в [1] под маской фоторезиста проведено анизотропное плазмохимическое травление отверстий в пластине GaAs диаметром 50 мкм в индуктивно-связанной плазме Cl 2 /BCl 3 на глубину > 150 мкм.…”

“…В связи с этим часто используют полимеробразующие реагенты, такие как BCl 3 [1,2], SiCl 4 [3,4], CHF 3 [5]. В частности, в [1] под маской фоторезиста проведено анизотропное плазмохимическое травление отверстий в пластине GaAs диаметром 50 мкм в индуктивно-связанной плазме Cl 2 /BCl 3 на глубину > 150 мкм. Было изучено влияние давления и процентного содержания BCl 3 на скорость процесса и гладкость профиля травления при постоянной емкостной и индуктивной (inductively coupled plasma power, ICP p ) мощности и фиксированном общем потоке.…”

Survey of emission spectra of the plasma of chlorine, hydrogen chloride, argon, and hydrogen

“…Usu ally these are multicomponent mixtures [3,4]. Both mixtures of chlorine containing gases with each other and their mixtures with inert (He, Ar) and molecular (O 2 , H 2 ) gases have become widespread in technology.…”