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摘要:铌酸锂（LiNbO3，LN）是一种非线性光学材料，在集成光子学中具有重要应用，涵盖从光通信到量子信息处理等多个领域。目前，基于薄膜铌酸锂（TFLN）的芯片上设备的性能受到制造缺陷的限制，如侧壁表面粗糙度和芯片上的几何不均匀性。原子层刻蚀（ALE）可能有助于克服这些困难。尽管已经有报道提出了LN的各向同性ALE工艺，但完全通过ALE进行LN制造仍面临多个挑战，包括缺乏用于图案转移的定向ALE工艺以及挥发性化合物的重新沉积。在这里，我们报道了一种定向ALE工艺，通过HBr/BCl3/Ar等离子体的顺序曝光进行表面修改，再通过Ar等离子体进行去除。与基于氟和氯的等离子体相比，HBr化学反应被发现可以减少重新沉积，这归因于基于溴的产物具有更高的蒸汽压。通过该工艺完全刻蚀的光栅图案（总刻蚀深度为220 nm）表现出无依赖于宽高比的刻蚀（ARDE），即使是在最小的测试间隙150 nm下也没有ARDE，这与离子铣削工艺不同，后者在300 nm间隙下就会出现ARDE，且深度相同。HBr等离子体化学也支持由H2等离子体和HBr/BCl3/Ar等离子体顺序曝光组成的各向同性工艺。这些工艺可以结合使用，执行完整的TFLN设备制造过程，消除离子铣削引起的缺陷。

1.Division of Engineering and Applied Science, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, USA

2.Division of Chemistry and Chemical Engineering, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, USA

3Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, California 91109, USA

4.College of Engineering, University of Nevada, Reno, Reno, Nevada 89557, USA

5Department of Electrical Engineering, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, USA (Dated: November 4, 2025)

I. 引言

铌酸锂（LiNbO3 或 LN）由于其宽广的透明窗口（350-5200 nm）、高电光系数（r33 = 30.9 pm/V）、高二阶非线性极化率（d33 = −27 pm/V 在1060 nm）和铁电特性，一直是非线性光学领域的一个重要材料【1-5】。在过去十年中，薄膜铌酸锂（TFLN）中的纳米光子学发展迅速，得益于薄膜基板生产和低损耗波导优化刻蚀工艺的发展【6, 7】。这些进展使得包括光学计算和量子信息技术在内的各种集成光子学应用成为可能【8-11】。

目前，制造缺陷限制了TFLN作为集成光子学平台的性能和可扩展性。例如，二阶效应（如和频和差频生成）的效率对波导的顶部宽度和高度的纳米级几何变化非常敏感【12-14】；一项模拟研究发现，在一个5毫米长的器件中，当波导厚度变化为2.2纳米时，频率倍增效率降低了50%【13】。一种先进的TFLN芯片通常通过氢硅烯（HSQ）进行图案化，并使用物理Ar+铣削进行干法刻蚀，这种方法存在如与HSQ的刻蚀选择性差、侧壁非垂直、侧壁表面粗糙度、铌酸锂重新沉积以及缺乏纳米级刻蚀深度控制等限制【7, 15】。通过一些有针对性的改进，部分这些限制已得到解决；例如，TFLN芯片通常包含具有系统性变化设计参数的器件，以增加至少有一个器件符合设计规格的可能性【16】。解决制造限制的其他方法包括热调谐芯片【17】。尽管如此，仍然需要改进纳米制造方法，以加速TFLN器件在大规模光子集成电路中的发展和集成。

为此，原子层刻蚀（ALE）已成为一种有前景的TFLN器件制造技术。与传统刻蚀技术相比，ALE对表面的损伤较小，并且能够在刻蚀深度上实现固有的晶圆级均匀性【18-26】。ALE通常由两步顺序、自限制的表面反应组成，每个周期可以实现亚埃至单纳米级的刻蚀【27, 28】。我们最近展示了使用氟和氯化学反应的铌酸锂各向同性ALE工艺【29】。然而，这两种工艺在0°C的工艺温度下，处理样品时表面出现粗糙化，这被归因于锂和镁卤化物的重新沉积。传统上，通过使用更重的卤素【30】和提高温度【31】来增加刻蚀产物的挥发性，已解决重新沉积问题。与氟和氯等较轻的卤素相比，溴等较重卤素的锂和镁卤化物的蒸汽压通常较高【32, 33】。然而，尽我们所知，尚未对基于HBr化学的连续或自限制刻蚀过程进行铌酸锂研究。

在此，我们报告了一种基于HBr等离子体化学的定向ALE工艺。该过程包括顺序曝光HBr含量的等离子体，随后使用Ar等离子体通过低能量离子溅射去除。我们获得了每周期刻蚀深度（EPC）为1.04 ± 0.01 nm/cycle，在0°C下的协同作用为85%。在200°C的工艺温度下，协同作用有所下降，但表面在经过50周期的ALE处理后保持原子级平滑，与使用Cl基等离子体化学的工艺形成对比，后者处理后表面较粗糙。通过ALE完全刻蚀的TFLN光栅结构（总刻蚀深度为220 nm）显示出无依赖于宽高比的刻蚀行为，即使在最小的测试间隙150 nm下也没有ARDE（宽高比依赖刻蚀）。此外，我们还报告了一种在0°C下的各向同性HBr基ALE工艺。结合使用这些工艺，可以实现TFLN器件的完整制造流程，克服物理干法刻蚀的限制。

II. 方法

本研究中的样品为3英寸5%摩尔MgO掺铌酸锂（LN）晶圆（G & H Photonics），通过Disco DAD 321切割锯切割成7 mm × 7 mm的基片，并通过AZ NMP冲洗液、丙酮和异丙醇超声清洗。为评估在0°C时可能存在的非挥发性刻蚀产物是否能在200°C下挥发，测试了两种工艺温度：0°C和200°C。对于0°C刻蚀深度的测量，样品使用AZ5214E IR光刻胶进行图案化，参考我们之前的报告【29】。对于200°C刻蚀，样品使用氢硅烯（HSQ）通过电子束光刻（Raith EBPG 5200）进行图案化，以确保掩模的兼容性。样品在Oxford Instruments PlasmaPro 100 Cobra系统中进行刻蚀，配置为ALE工艺。定向工艺的示意图见图1。

图1. 铌酸锂定向ALE工艺示意图。HBr/BCl3/Ar等离子体曝光修改表面，随后进行吹扫。接着，使用低功率Ar等离子体进行溅射去除修改后的表面。最后的吹扫完成ALE周期。

ALE工艺配方包括40秒的HBr/BCl3/Ar等离子体曝光（300 W ICP功率、5 W RIE功率、30 V DC偏压、20 sccm HBr、5 sccm BCl3、5 sccm Ar），然后是60秒的Ar等离子体曝光（300 W ICP功率、6 W RIE功率、45 V DC偏压、60 sccm Ar）。HBr/BCl3/Ar等离子体步骤采用较弱的RIE功率，以确保等离子体的可靠点燃。将BCl3添加到HBr气体混合物中是为了促进含氧成分的刻蚀。在等离子体半步骤之间使用了5秒的吹扫时间，氩气流量为60 sccm。腔体压力设置为10 mTorr。

为了测量定向工艺的饱和曲线，腔体压力、桌面温度和ICP功率保持恒定，分别为10 mTorr、0°C和300 W，同时每个半步骤的曝光时间进行了变化。HBr/BCl3/Ar等离子体曝光时间从0秒变化到50秒，而Ar等离子体曝光时间保持在60秒；Ar等离子体曝光时间从0秒变化到80秒，而HBr/BCl3/Ar等离子体曝光时间保持在40秒。

在将样品送入腔体进行刻蚀之前，首先将一个空白Si晶圆引入腔体，并使用1500 W ICP和100 W RF功率进行15分钟的Ar等离子体清洗，随后使用相同功率参数的15分钟O2/SF6等离子体清洗。将样品加载到腔体中后，进行3分钟的等待时间，使样品与桌面热平衡。为了研究较高的工艺温度是否能获得更平滑的表面和更少的重新沉积，使用200°C的桌面温度进行了相同的工艺。

除了定向工艺外，还确定了一种基于HBr含量的等离子体的各向同性工艺。该工艺包括H2等离子体的曝光，随后是HBr/BCl3/Ar等离子体的曝光。定向工艺中使用的HBr基等离子体替代了[29]中报告的等离子体工艺中的第二步。H2等离子体的等离子体设置（300 W ICP功率、20 W RIE功率、200 V DC偏压、60 sccm H2）略有调整，以实现与参考文献[29]中相同的DC偏压。对于各向同性工艺，测量了协同作用、刻蚀速率和表面粗糙度，仅在0°C的工艺温度下进行。

刻蚀后，使用AZ NMP冲洗液、丙酮和异丙醇超声清洗光刻胶图案化样品。对于HSQ图案化的样品，在室温下使用缓冲HF浸泡（缓冲HF改进版，Transene公司）去除刻蚀后的掩模。每周期刻蚀深度（EPC）是通过测量加工样品的刻蚀深度，并将其除以总的周期数来计算的。使用Bruker Dimension Icon原子力显微镜（AFM）对表面粗糙度和总刻蚀深度进行扫描。总刻蚀深度通过使用2.5 × 10 µm²的AFM扫描，扫描速率设置为0.5 Hz来测量。步进轮廓通过Nanoscope Analysis 1.9软件对整个扫描进行平均，以获得刻蚀深度。参考TFLN Ar+铣削波导样品的RMS表面粗糙度和功率谱密度（PSD）扫描通过50 × 50 nm²的区域，扫描速率为0.5 Hz进行获得。通过二次平面拟合去除所有AFM扫描中测量的TFLN样品的波导侧壁坡度和样品倾斜。

协同作用（S），如参考文献[34]定义，定量比较仅使用ALE周期的各个步骤的刻蚀深度与完整刻蚀周期的刻蚀深度。它定义为 S = (1−(α + β)/EPC) × 100，其中α和β是半周期的刻蚀速率，EPC是完整周期的刻蚀速率。定向工艺和各向同性工艺的协同作用是在ALE的20个周期后，通过原子力显微镜（AFM）测量的。

X射线光电子能谱（XPS）分析使用Kratos Axis Ultra X射线光电子能谱仪进行，采用单色Al Kα源。分析过程中使用了中和器来补偿样品充电。结果数据通过Casa Software Ltd的CASA-XPS进行分析。对于每个样品，我们收集了碳C1s、氧O1s、铌Nb3d5/2和Nb3d3/2、溴Br3d5/2和Br3d3/2、铌Nb4s、锂Li1s和镁Mg2p的峰值。Nb3d5/2的峰值用于使用NIST参考数据（207.3 eV）校准峰值位置【35】。我们使用Shirley型背景扣除与偏移和峰值拟合程序（参考文献[36-38]）拟合数据。

III. 结果

A. ALE工艺特性

首先，我们讨论了在两种温度下定向ALE工艺配方的协同特性。图2展示了工艺的各个半周期和完整周期的每周期刻蚀深度（EPC）。HBr/BCl3/Ar等离子体半周期和Ar等离子体半周期的EPC分别测量为0.02 ± 0.01 nm/cycle和0.14 ± 0.01 nm/cycle。当顺序使用这两个步骤时，观察到的刻蚀速率为1.04±0.02 nm/cycle。这些数据得出的协同作用为S = 84.6%。

图2. 条形图显示了定向ALE工艺在0°C和200°C下的协同作用。

在200°C下，测得的刻蚀速率和协同作用分别为1.25±0.01 nm/cycle和30%。与0°C相比，200°C下的协同作用较低，这是由于HBr/BCl3/Ar等离子体和Ar等离子体半步骤的EPC增加，分别为0.46 ± 0.04 nm/cycle和0.39±0.05 nm/cycle。HBr/BCl3/Ar半步骤EPC的增加归因于自发刻蚀的增强。Ar半步骤EPC的增加则归因于等离子体中离子能量分布的广泛性。此外，这一过程使表面粗糙化，导致EPC的不确定性增大。

图3.
(a) HBr/BCl3/Ar等离子体曝光时间与EPC的关系，Ar等离子体曝光时间固定为60秒。
(b) Ar等离子体曝光时间与EPC的关系，HBr/BCl3/Ar等离子体曝光时间固定为40秒。
所有实验均在0°C下进行。虚线为眼睛的引导线。

接下来，我们通过测量每个半周期的饱和曲线来表征该过程的自限制特性。由于实验限制，这项测量仅在0°C下进行。图3(A)展示了在Ar等离子体半步骤曝光时间固定为60秒的情况下，HBr/BCl3/Ar等离子体曝光时间从0秒变化到50秒时的EPC。观察到，当HBr/BCl3/Ar等离子体曝光时间为40秒时，EPC达到1.04 ± 0.01 nm/cycle，出现饱和现象。图3(B)展示了在HBr/BCl3/Ar等离子体曝光时间固定为40秒的情况下，Ar等离子体曝光时间从0秒变化到80秒时的EPC。随着Ar等离子体曝光时间的增加，EPC趋于平稳，每增加10秒的Ar等离子体曝光时间，EPC呈现0.23 Å/cycle的软饱和。软饱和的现象被假设是由于HBr/BCl3/Ar等离子体曝光后，溴在铌酸锂薄膜中形成的浓度梯度的存在。通过增加Ar等离子体曝光时间，更多化学修饰的表面被去除，从而产生软饱和曲线。

我们还报告了在0°C下开发的一种各向同性工艺，该工艺使用HBr/BCl3/Ar等离子体，并采用与我们之前报告【29】相同的工艺序列，只是用HBr/BCl3/Ar等离子体代替了卤素等离子体修饰步骤。该工艺在0°C下的刻蚀速率为1.43±0.02 nm/cycle，协同作用为97.9%。经过20周期的刻蚀后，得到的RMS表面粗糙度为Rq = 0.77 ± 0.07 nm，比之前报道的Cl2/BCl3化学刻蚀的粗糙度值更光滑。需要注意的是，未对表面粗糙度进行优化。所有后续结果均为定向工艺的结果。

B. 表面成分与形态

接下来，我们使用XPS表征了50周期ALE处理前后铌酸锂（LN）块材料的表面化学成分。在此，使用Nb3d5/2峰（207.3 eV）作为参考【35】。图4(A)至4(C)分别展示了Nb3d、O1s、Nb4s、Li1s和Mg2p的核心能级。未在195-200 eV的Cl2p区域检测到氯的峰值。对于未经处理的对照样品，我们发现Nb3d的峰分裂为2.74 eV，与其他研究一致【35】。在图4(B)中，我们报告了O1s谱，具有530.2 eV和531.4 eV的两个子峰，分别对应于金属氧化物和O-C键【39】。在图4(C)中，我们报告了Nb4s、Li1s和Mg2p的谱分布，分别为60.0 eV、55.0 eV和50.1 eV（这些值适用于原始的铌酸锂）。经过ALE处理后，我们观察到Br 3d3/2和3d5/2核心能级分别在68.6 eV和69.6 eV处出现新的峰值。

图4. 表面XPS光谱
(a) Nb3d，
(b) O1s，
(c) Br3d、Nb4s、Li1s 和 Mg2p。
光谱显示为：
(顶部) 原始样品，
(中部) 经过50周期定向ALE处理的铌酸锂（LN）样品（在0°C下），
(底部) 经过50周期定向ALE处理的铌酸锂（LN）样品（在200°C下）。
(d) 原始样品、在0°C下经过50周期定向ALE处理和在200°C下经过50周期定向ALE处理后的原子浓度。原子百分比列于表I中。

表 I. 拟合 XPS 数据的原子百分比。

图4(D)展示了在不同工艺温度下获得的原子浓度直方图。在表I中，我们报告了Nb、Li、Mg、O和Br的原子浓度。所有百分比都根据表面附着碳的含量（约10-20%，取决于样品）进行了归一化，所有原子浓度的不确定性是通过Monte Carlo模拟计算的拟合不确定性传播获得的，这些模拟在CasaXPS中进行。需要注意的是，计算的Li/Nb比值和Mg浓度与预期值（0.95-0.97和5%）之间存在系统性差异【4, 40】。我们将这些差异归因于Li1s和Mg2p轨道的相对灵敏度因子（RSF）较小（分别为0.025和0.168），与其他元素相比，这使得这些元素的原子浓度不确定性较大。然而，通过比较Br（RSF = 1.06）表面浓度，可以识别非挥发性刻蚀产物。在0°C下经过50周期的ALE后，表面溴浓度为0.50 ± 0.04%。在200°C下进行50周期的ALE后，表面溴浓度降至0.35 ± 0.06%，表明较高的工艺温度导致表面残留的Br刻蚀产物减少。

图 5. AFM 扫描显示 LN 表面高度图：（a）在 0°C 之前，（b）在 0°C 下进行 20 次 ALE 循环后，（c）在 200°C 下进行 20 次 ALE 循环后，（d）在 200°C 下进行 20 次 ALE 循环，使用 Cl2/BCl3 修饰步骤。

图5(A)和5(B)展示了在0°C和200°C下，经过20周期ALE处理前后的AFM扫描。原始抛光表面的表面粗糙度测量为Rq = 0.3±0.04 nm。经过20周期ALE处理后，在0°C下，表面粗糙度增加到Rq = 0.73±0.06 nm。XPS和AFM结果表明，在0°C下刻蚀过程中发生了非挥发性刻蚀产物的重新沉积。相比之下，在200°C下经过20周期ALE处理后的表面粗糙度为Rq = 0.25 ± 0.03 nm，与对照样品的表面粗糙度在实验误差范围内相同。刻蚀后表面的光滑表明，0°C工艺中观察到的非挥发性化合物在200°C下得到了更好的去除。

为了评估HBr化学反应是否有助于非挥发性产物的解吸，我们将HBr/BCl3/Ar修饰步骤替换为Cl2/BCl3（20 sccm Cl2，40 sccm BCl3），其余工艺参数保持不变。该Cl2/BCl3工艺的刻蚀速率为1.66 ± 0.06 nm/cycle，协同作用为29.5%。虽然HBr基工艺的协同作用几乎与Cl2/BCl3工艺相同，但在此过程中观察到了表面粗糙化，如图5(D)所示。为了测试200°C下的HBr工艺是否会在经过足够周期后使表面粗糙化，我们对样品进行了120周期（149 nm刻蚀）的HBr工艺处理，结果表面粗糙度为Rq = 0.28 ± 0.03 nm，未观察到表面粗糙化。因此，我们得出结论，HBr化学反应与较高工艺温度的结合比Cl化学刻蚀工艺更能增强刻蚀产物的挥发性。

图 6. AFM 扫描显示：（a）使用 Ar ICP 蚀刻制造的波导的轮廓，蚀刻前和方向性 ALE 处理后的变化。蚀刻后顶部宽度保持不变；（b）Ar ICP 蚀刻后（Rq = 2.07 ± 1.16 nm, Ra = 1.13 ± 0.72 nm）；（c）经过 50 次 ALE 循环后（Rq = 0.34 ± 0.07 nm, Ra = 0.27 ± 0.05 nm）。经过 HBr 基 ALE 处理后的表面比 Cl 基 ALE 处理后的更光滑，且接近未经蚀刻的 TFLN 样品的原始表面粗糙度。

为了评估200°C工艺的定向性和表面平滑效果，我们对通过物理Ar ICP刻蚀制备的TFLN波导结构的样品进行了50周期ALE处理，结果见图6。在图6(A)中，展示了在50周期ALE处理前后，通过AFM获得的波导轮廓。波导的顶部宽度保持不变，表明横向刻蚀最小。图6(B)和6(C)展示了50周期ALE处理前后芯片的AFM表面扫描。表面粗糙度从Rq = 2.07±1.16 nm平滑到Rq = 0.34±0.07 nm，粗糙度减少了84%。由于刻蚀的定向特性，波导的侧壁表面粗糙度没有减小。

C. TFLN 设备结构的 ALE 处理
ALE 在图案转移中的一个主要潜在优势是其独立于纵横比的刻蚀行为，这得益于自限制的半反应，而与离子铣削不同，后者的刻蚀速率与离子通量成正比。独立于纵横比的刻蚀有助于在高纵横比间隙中实现均匀刻蚀，这对于标准的物理 Ar+ ICP 或离子铣削来说是一个挑战。为了评估我们在 200°C 下的刻蚀工艺对纵横比的依赖性，我们对一个 TFLN 芯片进行了刻蚀，该芯片上刻有一个由 19 个波导组成的光栅，每个波导的顶部宽度为 1.2 µm，间隙尺寸从 1 µm 到 150 nm 逐步减少，间隔为 50 nm，经过 200 次方向性 ALE 处理。在刻蚀后，剩余的光刻胶通过缓冲 HF 浸泡去除，未进行进一步的清洁。通过 AFM 测量，总刻蚀深度为 223 nm，对应的 EPC 为 1.12 nm/循环。与之前测得的 1.25 nm/循环相比，略低的刻蚀速率归因于手动清洁后腔室未完全调理【41】。

图 7. 光栅结构的 SEM 图像。图像中最左侧的间隙最大，为 350 nm，间隙尺寸每次减少 50 nm。最右侧的间隙最小，为 150 nm。

200 次循环后的侧壁角度为 68 度。对结构进行 AFM 测量后，在样品上沉积了 10 nm 的碳，以便对电绝缘样品进行 SEM 成像。图 7 显示了间隙尺寸从 150 nm 到 350 nm 的波导的 SEM 图像。尽管我们在 200°C 下的方向性 ALE 工艺具有较低的协同效应，但仍观察到独立于纵横比的刻蚀行为，即所有间隙都被明显刻蚀，无论纵横比如何。相比之下，Ref. [42] 的图 4A 显示了通过离子铣削工艺刻蚀的相似光栅的 FIB 横截面（深度为 200 nm），其中对小于 300 nm 的间隙观察到了纵横比依赖的刻蚀。横沟中出现的条纹表明有一些沉积物重新沉积到狭窄的间隙中。当前的工艺可能需要最终处理步骤去除任何残留的沉积产物；然而，对于最小测试间隙 150 nm，未观察到纵横比依赖的刻蚀现象。

IV 讨论
我们报道了一种使用基于 HBr 的等离子体作为修饰步骤、低功率 Ar 等离子体作为方向性去除步骤的方向性 ALE 工艺。据我们所知，这是首次报道用于铌酸锂的方向性 ALE 工艺，也是首次使用基于 Br 的化学方法。该工艺相较于之前报道的连续刻蚀和原子层刻蚀方法，通过增强刻蚀产物的挥发性，缓解了由于形成不挥发性刻蚀产物而引起的表面粗糙化和过早刻蚀终止问题。与我们之前的各向同性 ALE 工艺不同，本工艺是方向性的，因此能够在晶圆上实现单纳米刻蚀深度精度的图案转移。
所报告的方向性 ALE 工艺可能在铌酸锂集成光子学中找到应用，通过实现单纳米级刻蚀深度控制、减少重新沉积，并克服纵横比依赖的物理 Ar+ 刻蚀。例如，耦合器光栅用于将光有效耦合到芯片中，需要狭窄（< 300 nm）的间隙以实现高占空比的光栅，使用方向性 ALE 作为主要刻蚀步骤可能会带来好处【43, 44】。一种工艺包括方向性 ALE 工艺以获得所需的几何结构，随后进行各向同性 ALE 工艺以平滑波导侧壁，可以用于刻蚀 TFLN，达到独立于纵横比的刻蚀、纳米级刻蚀深度精度和光滑的波导侧壁。所报道的 ALE 工艺有潜力克服与纵横比依赖刻蚀和粗糙侧壁相关的问题，这些问题会导致光损失。
对于周期性极化的 LN（PPLN）设备，如光学参量振荡器，极化区域之间的湿法刻蚀速率差异会在波导中引起褶皱。利用 ALE 工艺可以缩短湿法清洗时间，消除不同铁电域之间褶皱的形成，从而减少散射损失。
未来的研究方向包括将 ALE 工艺集成到 TFLN 制造流程中，并开发基于 HBr 的 RIE 工艺以加快刻蚀速度。为了减少 ALE 的工艺时间，可能会对脉冲偏压 ALE 方案感兴趣【45, 46】。ALE 后的工艺如氧等离子体灰化或退火可能是必要的，以恢复刻蚀后的表面化学计量和结晶性。利用 ALE 改善在芯片上制造的 TFLN 微环谐振器的质量因数也是一个研究兴趣点。开发一种基于 HBr 的 RIE 工艺，其中曝光是同时进行的，也可能对实现更快的刻蚀速率、更光滑的侧壁和更好的方向性感兴趣。尽管 RIE 工艺可能缺乏 ALE 的晶圆级均匀性和独立于纵横比的刻蚀行为，但其刻蚀速度将比 ALE 快得多。

V 结论
我们报告了一种用于铌酸锂的方向性 ALE 工艺，该工艺采用 HBr/BCl3/Ar 和 Ar 等离子体的连续曝光。我们观察到在 0°C 下的刻蚀速率为 1.04 ± 0.01 nm/循环，协同效应为 84.6%。通过将工艺温度提高到 200°C，协同效应降至 30%，但观察到表面平滑。相比之下，在相同温度下使用 Cl 基工艺可以获得相同的协同效应，但产生更粗糙的表面。我们还报告了一种各向同性工艺，通过将我们之前报道的工艺【29】中的卤素等离子体步骤替换为相同的 HBr/BCl3/Ar 等离子体，形成方向性工艺。最后，采用方向性 ALE 工艺在 200°C 下完全刻蚀了 TFLN 光栅结构，展示了独立于纵横比的刻蚀行为，最小测试间隙为 150 nm。各向同性和方向性工艺均可集成到 TFLN 设备的制造流程中，以克服传统物理干式刻蚀的局限性。