Doping density, not valency, influences catalytic metal-assisted plasma etching of silicon.
Doping density, not valency, influences catalytic metal-assisted plasma etching of silicon.
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DOI：
10.1039/d3mh00649b
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发表时间：
2023-08-29
影响因子：
13.3
通讯作者：
Almquist, Benjamin D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sun, Julia B.;Peimyoo, Namphung;Douglas, James O.;Almquist, Benjamin D.
硅（Si）的金属辅助等离子体蚀刻（MAPE）是由金属（例如金）在氟基等离子体环境中的催化活性驱动的蚀刻技术。在这项工作中，Si衬底的作用进行了研究，通过检查的影响，在n型和p型Si的掺杂剂浓度和掺杂剂的原子类型在n型Si在SF6/O2混合气体等离子体。在最高掺杂剂浓度下，n型和p型Si最初都表现出对MAPE增强蚀刻的抑制。随着蚀刻的进行，MAPE开始，导致金属-Si界面处的下层Si的催化蚀刻。有趣的是，MAPE增强的蚀刻增加与n型和p型硅衬底的掺杂浓度降低，不同的结果相似，但不同的，金属辅助化学蚀刻硅在液体中。我们的研究结果表明，金属-Si界面仍然是必不可少的MAPE，和表面富集的掺杂剂原子或其他表面化学和金属纳米颗粒的大小在调节催化活性中发挥作用。金通过金属辅助等离子体蚀刻（MAPE）在干等离子体中催化Si蚀刻。在这里，MAPE被证明是唯一的抑制重掺杂的n型和p型硅，与反应离子蚀刻和金属辅助化学蚀刻（MACE）。
Metal-assisted plasma etching (MAPE) of silicon (Si) is an etching technique driven by the catalytic activity of metals such as gold in fluorine-based plasma environments. In this work, the role of the Si substrate was investigated by examining the effects of the dopant concentration in both n- and p-type Si and the dopant atom type in n-type Si in SF6/O2 mixed gas plasma. At the highest dopant concentrations, both n- and p-type Si initially exhibit inhibition of the MAPE-enhanced etching. As the etch progresses, MAPE initiates, resulting in catalytic etching of the underlying Si at the metal–Si interface. Interestingly, MAPE-enhanced etching increases with decreasing doping concentrations for both n- and p-type Si substrates, distinct from results for the similar but divergent, metal-assisted chemical etching of silicon in liquid. Our findings show that the metal–Si interface remains essential to MAPE, and surface enrichment of the dopant atoms or other surface chemistries and the size of metal nanoparticles play roles in modulating catalytic activity. Gold catalyses Si etching in dry plasmas via Metal-Assisted Plasma Etching (MAPE). Here, MAPE is shown to be uniquely inhibited by both heavily doped n- and p-type Si, in contrast with reactive ion etching and metal assisted chemical etching (MACE).
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Kiely, Christopher J.
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DOI：
10.3390/ma13194278
发表时间：
2020-09-25
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影响因子：
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Wang W