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空间选择性ALE的两种工艺路径

之前，我们聊过什么是ALE，详见文章：什么是原子层刻蚀（ALE）？

什么是空间选择性ALE？

空间选择性 ALE（Spatially selective ALE），指在同一片晶圆上，只让“指定区域”发生原子层刻蚀（ALE），而其他区域基本不刻或刻得极慢。它把 ALE 的两大核心——“原子层级自限制”与“选择性（只在某些材料/某些区域发生反应）”——合在一起。

空间选择性ALE的工艺路线

如上图，

1. 离子驱动路线 (Ion-driven)

这条路线主要利用离子注入的方向性来实现各向异性的刻蚀效果。

第一步（改性）：各向异性离子注入 (Anisotropic ion-implantation)。

利用具有方向性的离子（如 H 正离子）轰击材料表面。由于离子的直线性，只有水平表面（Top/Bottom）的材料被改性，而侧壁（Sidewall）保持原样。

第二步（去除）：改性层的各向同性去除

使用化学气体（如 F 等离子体）去除刚才被改性的那一层材料。

结果：最终只去除了水平方向的材料，保留了侧壁，实现了垂直方向的选择性刻蚀。

2. 自由基驱动路线 (Radical-driven)

这条路线主要利用自由基的扩散特性来实现各向同性的刻蚀效果。

第一步（改性）：各向同性扩散 (Isotropic diffusion)。

利用中性自由基（Radicals，如 H 自由基）与材料表面反应。由于自由基没有方向性，它会均匀地包裹并改性所有暴露的表面（包括水平面和侧壁）。

第二步（去除）：改性层的各向同性去除 (Isotropic removal of modified layers)。

同样使用化学气体（如 F 等离子体）去除被改性的层。

结果：各向同性刻蚀 (Post-etch Isotropic)。

最终材料在所有方向上被均匀去除，实现了保形的减材制造。