TFT有源层刻蚀均一性和电学性质的研究

对TFT制作工艺中,TFT有源层刻蚀均一性与电学性质进行分析研究。通过扫描电子显微镜,电学测试设备对样品进行分析。结果显示沟道有源层的刻蚀功率,气体比例及刻蚀压强对有源层的刻蚀均一性都有较大影响,并会影响TFT电学特性的均一性。通过适当降低刻蚀功率及反应气体SF6/Cl2的比例,同时,降低反应压强,可以改善有源层刻蚀的均一性。从而,TFT电学特性的均匀性得到优化。     

新型相变材料Al1.3Sb3Te使用CF4/Ar等离子体干法刻蚀

对使用CF4/Ar 混合气体刻蚀Al1.3Sb3Te的特性进行了研究。实验控制的参数是：气体流入刻蚀腔的速率,CF4/Ar 比例,O2的加入量,腔内压强以及加在底电极上的入射射频功率。总的气体流量是50sccm ,研究刻蚀速率与CF4/Ar的比例,O2加入量,腔内压强和入射射频功率的关系。最后刻蚀参数被优化。 使用优化的刻蚀参数CF4的浓度4%,功率300W,压强800mTorr,刻蚀速率达到70.8nm/min,刻蚀表面平整     

氮化硅的ECCP刻蚀特性研究

本文对氮化硅的增强电容耦合等离子刻蚀进行研究,为氮化硅刻蚀工艺的优化提供参考。针对SF_6+O_2气体体系,通过设计实验考察了功率、压强、气体比、氦气等对刻蚀速率和均一性的影响,并对结果进行机理分析和讨论。实验结果表明:功率越大,刻蚀速率越大,与源极射频电力相比,偏置射频电力对刻蚀速率的影响更为显著;压强增大,刻蚀速率增大,但压强增大到一定程度后,刻蚀速率基本不变,刻蚀均匀性随着压强增大而变差;在保证SF_6/O_2总流量保持不变下,O_2的比例增大,刻蚀速率先增大后减小,刻蚀均匀性逐步变好;He的添加可以改善刻蚀均匀性,但He的添加量过多时,会造成刻蚀速率降低。     

ECCP干法刻蚀条件下的TFT基板绝缘层过孔腐蚀的改善

过孔搭接失效一直是TFT-LCD行业中重点改善的不良之一。为了解决该不良,本文分析了不同刻蚀模式(ICP和ECCP)对过孔形貌的影响,利用四因子法研究ECCP模式刻蚀参数(压力、偏置/源极射频功率及O_2/SF_6气体比例)对刻蚀速率和均一性的影响,并得出ECCP过孔改善的最佳刻蚀参数。结果表明:ECCP模式下,氮化硅刻蚀过程中物理轰击对GI截面的下沿与Cu接触区域形成损伤后产生的缺陷,是诱发过孔腐蚀的主要因素,ICP模式无腐蚀。反应腔压力增大刻蚀速率增大,均一性下降;偏置射频功率增大,速率增大,均一性提高;源极射频功率增大,速率变化小,均一性下降;O_2/SF_6气体比例对速率影响小,O_2含量越高,均一性越高。为达到PR胶保护GI下沿截面的目的,反应压力增大到1.7Pa,偏置射频功率减小到30kW,源极功率增加到30kW,O_2/SF_6气体保持比例1∶1后,增加了氮化硅的刻蚀量,减小PR胶的内缩量,避免物理溅射表面损伤;同时刻蚀速率达到750nm/s,均一性达到10%,腐蚀发生率为10%～0,使ECCP刻蚀模式对过孔的腐蚀影响得到有效解决。     

PECVD参数对含氢非晶碳刻蚀特性的影响研究

分析了射频等离子体增强化学气相淀积(RFPECVD)参数对含氢非晶碳(α-C∶H)刻蚀特性的影响规律。首先,针对射频功率、丙烯流量、反应腔压强、极板间距等工艺参数对膜层刻蚀特性的影响进行了实验,并通过确定性筛选设计方法产生实验矩阵。然后,采用RFPECVD工艺在硅衬底上淀积α-C∶H。最后,运用多元回归方法对刻蚀速率、刻蚀均匀性进行了研究。结果表明,淀积工艺参数的变化对膜层的均匀性没有影响,对膜层的刻蚀速率有影响。该工艺参数对刻蚀特性的影响研究对优化CVD工艺具有参考价值。     

Cl_2/BCl_3ICP刻蚀GaN基LED的规律研究

研究了用Cl2/BCl3刻蚀GaN基LED中,工艺参数对GaN刻蚀速率、刻蚀侧壁和GaN与SiO2刻蚀选择比的影响。研究结果表明,刻蚀速率随着ICP功率和压强的增大先增大继而减小,随RF功率的增大单调增大;刻蚀选择比随ICP功率增大单调减小,随压强增大而增大。还研究了刻蚀速率和选择比与气体比例变化的关系。刻蚀SEM图表明,压强和RF功率增大会使刻蚀垂直度增大。     

掺镁铌酸锂晶体的ICP刻蚀性能

掺镁铌酸锂晶体(Mg:LiNbO3)是一种相对难刻蚀的晶体,Mg:LiNbO3的干法刻蚀速率和刻蚀形貌控制是铌酸锂光电子器件加工中的关键技术之一。采用牛津仪器公司的Plasmalab System 100以SF6/Ar为刻蚀气体,具体研究Mg:LiNbO3的刻蚀速率随着感应耦合等离子体(ICP)功率、反应离子刻蚀(RIE)功率、气室压强和气体流量配比等刻蚀参数的变化,同时研究发现SF6/(Ar+SF6)气体流量配比还会影响刻蚀表面的粗糙度。实验结果表明:在ICP功率为1000W,RIE功率为150W,标准状态(0℃,1个标准大气压)下气体总流量为52mL/min,压强为0.532Pa,SF6/(Ar+SF6)气体体积分数为0.077的条件下,刻蚀速率可达到152nm/min,刻蚀表面粗糙度为1.37nm,可获得刻蚀深度为2.5μm,侧壁角度为74.8°的表面平整脊形Mg:LiNbO3结构。     

IGZO-TFT钝化层三元复合结构过孔刻蚀

IGZO-TFT钝化层设计三元复合过孔结构,出现了20%过孔相关不良。本文以CF4/O2为反应气体,采用控制变量法,从功率、气体成分和比例、压力等方面对氧化物TFT钝化层的电感耦合等离子体刻蚀机理进行研究。当钝化层为SiO2或SiNx单组分时,氧气可以促进刻蚀反应;随着CF4/O2比例增加,刻蚀速率先增大后趋于稳定,并且当CF4/O2=15/8时,刻蚀速率和均一性达到最优;与源功率相比,提高偏压功率在提升刻蚀速率中起主导作用,同时均一性控制在15%以内;当压力在4Pa以内时,刻蚀速率随着压力的降低而增加。据此分析,对复合结构SiNx/SiO2、SiO2/SiNx、SiNx/SiO2/SiNx的刻蚀过程进行优化,得到了形貌规整、无残留物的过孔,过孔相关不良得到100%改善。     

基于SiCl4/SF6的GaAs/AlAs ICP选择性干法刻蚀

报道了GaAs/AlAs的电感耦合等离子体(ICP)选择性干法刻蚀,刻蚀气体为SiCl4/SF6混合物.研究了在不同SiCl4/SF6气体配比、RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs,AlAs的平均刻蚀速率与二者的选择比.合适的SiCl4/SF6气体比例(15/5sccm),低的RF偏压电源功率和高的气室压力将加强AlF3非挥发性生成物的形成,进而提高GaAs/AlAs的选择比.在SiCl4/SF6气体比例为15/5sccm,RF偏压电源功率为10W,主电源功率为500W,气室压力为2Pa时,GaAs/Al-As的选择比达1500以上.采用喇曼光谱仪对不同RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs衬底被刻蚀面等离子体损伤进行了测试,表面形貌和被刻蚀侧壁分别采用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)进行观察.     

基于SiCl4/SF6的GaAs/AlAs ICP选择性干法刻蚀

报道了GaAs/AlAs的电感耦合等离子体(ICP)选择性干法刻蚀,刻蚀气体为SiCl4/SF6混合物.研究了在不同SiCl4/SF6气体配比、RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs,AlAs的平均刻蚀速率与二者的选择比.合适的SiCl4/SF6气体比例(15/5sccm),低的RF偏压电源功率和高的气室压力将加强AlF3非挥发性生成物的形成,进而提高GaAs/AlAs的选择比.在SiCl4/SF6气体比例为15/5sccm,RF偏压电源功率为10W,主电源功率为500W,气室压力为2Pa时,GaAs/Al-As的选择比达1500以上.采用喇曼光谱仪对不同RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs衬底被刻蚀面等离子体损伤进行了测试,表面形貌和被刻蚀侧壁分别采用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)进行观察.     

α—Si TFT矩阵等离子体刻蚀技术的研究

本文介绍了α-Si TFT有源矩阵的CF_4等离子体刻蚀技术。分析了CF_4等离子体刻蚀α-Si:H和α-SiN_x的机理,对α-Si TFT的有源层与绝缘层之间刻蚀选择性和均匀性进行了研究,讨论了等离子体刻蚀速率与射频功率、反应室压力及衬底温度的依赖关系。根据实验结果总结了CF_4等离子体刻蚀速率随射频功率、反应室压力和衬底温度的增加而增大的规律,通过控制合适的工艺条件,成功地实现了选择性刻蚀并改善了刻蚀的均匀性。     

ICP技术在化合物半导体器件制备中的应用

介绍了ICP刻蚀工艺技术原理和在化合物半导体器件制备中的应用,包括ICP刻蚀技术中的低温等离子体的形成机理、等离子体与固体表面的相互作用等,并对影响ICP刻蚀结果的因素进行了分析.研究了不同的工艺气体配比、腔体工作压力、ICP源功率和射频源功率对刻蚀的影响,并初步得到了一种稳定、刻蚀表面清洁光滑、图形轮廓良好、均匀性较好和刻蚀速率较高的干法刻蚀工艺.     

Reactive ion etching of gallium nitride films

Reactive ion etching (RIE) was performed on gallium nitride (GaN) films grown by electron cyclotron resonance (ECR) plasma assisted molecular beam epitaxy (MBE). Etching was carried out using trifluoromethane (CHF₃) and chloropentafluoroethane (C₂ClF₅) plasmas with Ar gas. A conventional rf plasma discharge RIE system without ECR or Ar ion gun was used. The effects of chamber pressure, plasma power, and gas flow rate on the etch rates were investigated. The etch rate increased linearly with the ratio of plasma power to chamber pressure. The etching rate varied between 60 and 500Å/min, with plasma power of 100 to 500W, chamber pressure of 60 to 300 mTorr, and gas flow rate of 20 to 50 seem. Single crystalline GaN films on sapphire showed a slightly lower etch rate than domain-structured GaN films on GaAs. The surface morphology quality after etching was examined by atomic force microscopy and scanning electron microscopy.     

Characterization of Via Etching in CHF3/CF4 Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching Using Neural Networks

This study characterizes an oxide etching process in a magnetically enhanced reactive ion etching (MERIE) reactor with a CHF3/CF4 gas chemistry. We use a statistical 2^4‐1 experimental design plus one center point to characterize the relationships between the process factors and etch responses. The factors that we varied in the design include RF power, pressure, and gas composition, and the modeled etch responses were the etch rate, etch selectivity to TiN, and uniformity. The developed models produced 3D response plots. Etching of SiO₂ mainly depends on F density and ion bombardment. SiO₂ etch selectivity to TiN sensitively depends on the F density in the plasma and the effects of ion bombardment. The process conditions for a high etch selectivity are a 0.3 to 0.5 CF₄ flow ratio and a –600 V to –650 V DC bias voltage according to the process pressure in our experiment. Etching uniformity was improved with an increase in the CF4 flow ratio in the gas mixture, an increase in the source power, and a higher pressure. Our characterization of via etching in a CHF₃/CF₄ MERIE using neural networks was successful, economical, and effective. The results provide highly valuable information about etching mechanisms and optimum etching conditions.     

纳米尺度多晶硅微结构刻蚀研究

以HBr作为刻蚀气体,采用ICP金属刻蚀系统对气体流量、刻蚀压力、离子源功率、偏压功率等工艺参数与刻蚀速率、刻蚀选择比和侧壁垂直度的对应关系进行了大量工艺实验。借助理论分析和工艺条件的优化,开发出一套可满足制备侧壁垂直度的纳米尺度多晶硅密排线结构的优化刻蚀工艺技术。实验结果表明:当采用900 W的离子源功率、11 W的偏压功率、25 cm3/min流量的HBr气体和3 mTorr(1 mTorr=0.133 3 Pa)刻蚀压力的工艺条件时,多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比大于100∶1;在保持离子源功率、偏压功率、气体流量不变的条件下,单纯提高反应腔工艺压力则会大幅提高上述选择比值,同时损失多晶硅和二氧化硅的刻蚀均匀性;HBr气体流量的变化在上述功率及反应腔工艺压力的工艺范围内,对多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比和多晶硅刻蚀的形貌特征均无显著影响。采用上述优化的刻蚀工艺条件,配合纳米电子束光刻技术成功得到多晶硅纳米尺度微结构,其最小线宽为40 nm。     

低温高速率沉积非晶硅薄膜及太阳电池

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,保持沉积温度在125℃制备非晶硅薄膜材料及太阳电池。在85 Pa的低压下以及400～667 Pa的高压下,改变Si H4浓度和辉光功率等沉积参数,对本征a-Si材料的性能进行优化。结果表明,在高压下,合适的Si H4浓度和压力功率比可以使a-Si材料的光电特性得到优化,并且薄膜的沉积速率得到一定程度的提高。采用低压低速和高压高速的沉积条件,在125℃的低温条件下制备出效率为6.7%的单结a-Si电池,高压下本征层a-Si材料的沉积速率由0.06～0.08 nm/s提高到0.17～0.19 nm/s。     

采用DOE方法优化非晶硅溅射工艺

文中通过使用DOE实验设计方法对磁控溅射设备a-Si靶工艺特性进行能力研究,给出了该设备工艺随功率、压力、温度的设定条件下a-Si介质生长速率与均匀性的变化关系。结果表明,功率和压力是主要决定速率和均匀性的关键因素,基片温度从室温到300℃,a-Si淀积速率基本不变。降低工艺压力对改善均匀性最为明显;工艺温度和功率的降低虽也可以起到改善均匀性的作用,但效果不明显,且三者的变动同时会导致速率的变化,为今后的生产、开发应用提供了参考意见。