（上篇）用 NbCl5 实现从氧化物到金属的可控气相刻蚀——两项工作揭示了原子层与脉冲蚀刻的新路径

近期两篇由相近作者团队发表的论文，分别发表于 Journal of Materials Chemistry C 和Chemistry of Materials，展示了以五氯化铌（NbCl₅）为关键试剂的两种气相刻蚀策略。它们从不同角度证明了 NbCl₅在半导体/纳米加工中既能选择性去除氧化物，也能与氧化剂配合实现金属钽（Ta）的原子层刻蚀（ALE）。这两项研究共同拓宽了气相化学刻蚀的化学基础与工艺应用空间，对先进封装、互连、存储与催化制备等领域具有重要意义。

文献1：气相脉冲蚀刻（GPPE）用 NbCl5 可选择性去除氧化物
（来源：Journal of Materials Chemistry C，“Selective gas phase pulsed etching of oxides with NbCl5”，DOI:10.1039/d4tc03488k）

核心内容

1、研究展示 NbCl₅在气相脉冲供给模式下（gas-phase pulsed etching GPPE）能与多种金属氧化物发生高效反应，生成可挥发的氯化物产物，从而实现干法去除。

2、重点考察了 Ta₂O₅，同时测量了 TiO₂、ZrO₂、HfO₂、SiO₂、Al₂O₃、TiN 等的响应，展现出明显的选择性差异。

3、工艺与表征：在 275–375 °C 的温度区间对 Ta₂O_{5进行系统温度扫描，利用QCM、QMS、XPS、AFM、XRD 等表征手段跟踪物质去除速率、产物种类与表面形貌。}

_主要发现

_{4、Ta2O5在该体系下的去除速率随温度呈Arrhenius行为，拟合得到约120 kJ·mol^-1的有效活化能；在部分条件下每个脉冲（或循环）的去除厚度（EPC/etch per cycle）可达到几个埃（Å）量级。}

_{5、对比不同氧化物，HfO2在相同条件下几乎不被蚀刻，而Ta2O5、ZrO2、}
TiO₂有显著响应，显示出可用于选择性刻蚀的潜力。

6、产物检测表明反应路径以形成挥发性金属氯化物（如 TaCl_x）与 Nb 含氧-氯物（NbOCl_x）为主，说明 NbCl₅在“夺氧/氯化”方面起关键作用。

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