电子回旋共振CF4＋O2等离子体中Si3N4刻蚀工艺研究

在一台自行研制的电子回旋共振(ECR)刻蚀系统中用CF4、O2气体实现了Si3N4材料的微细图形刻蚀。获得了气体流量、气体混合比、微波功率等因素对刻蚀速率的影响。结果表明刻蚀速率在O2含量为0％时最慢，然后随着气体混合比的增加而增大，当气体中O2含量为20％时达到最大，然后随着气体混合比的增加而缓慢降低。保持气体混合比为20％，刻蚀速率随气体流量增加而增大；同时，微波功率越大，刻蚀速率也越高。     

ICP刻蚀4H-SiC栅槽工艺研究

为避免金属掩膜易引起的微掩膜,本文采用SiO2介质作为掩膜,SF6/O2/Ar作为刻蚀气体,利用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)技术对4H-SiC trench MOSFET栅槽刻蚀工艺进行了研究。本文详细研究了ICP刻蚀的不同工艺参数对刻蚀速率、刻蚀选择比以及刻蚀形貌的影响。实验结果表明:SiC刻蚀速率随着ICP功率和RF偏压功率的增大而增加;随着气体压强的增大刻蚀选择比降低;而随着氧气含量的提高,不仅刻蚀选择比增大,而且能够有效地消除微沟槽效应。刻蚀栅槽形貌和表面粗糙度分别通过扫描电子显微镜和原子力显微镜进行表征,获得了优化的栅槽结构,RMS表面粗糙度0.4nm。     

4H-SiC在Cl2+Ar混合气体中的ICP刻蚀工艺研究

采用C12＋Ar作为刻蚀气体进行了单晶4H-SiC材料的感应耦合等离子体（ICP）刻蚀工艺研究，分析了气体流量、气体混合比、反应室压力、1CP功率等工艺参数对刻蚀速率和刻蚀质量的影响．得到的最大蚀速率为194nm/min，表面均方根粗糙度为1．237nm，Cl／Si原子浓度比约为0．97％：99．3％。     

基于CF_4/Ar高密度感应耦合等离子体的BZN薄膜的刻蚀工艺研究

使用CF4/Ar高密度感应耦合等离子体(ICP)对磁控溅射法制得的铌酸锌铋(BZN)薄膜进行了干法刻蚀工艺研究。分析了BZN薄膜的刻蚀速率随工艺气体流量比、总流量和工作压强的改变而出现极大值的原因,展示了BZN薄膜的刻蚀速率随ICP功率的增大而线性增加的趋势。研究结果表明,使用CF4/Ar感应耦合等离子体对BZN薄膜进行刻蚀的机理为物理辅助的化学反应刻蚀。BZN薄膜的最佳刻蚀工艺参数为CF4/Ar流量比3/2、总流量25sccm、工作压强1.33Pa、ICP功率800W,使用此参数对BZN薄膜进行刻蚀,最大刻蚀速率为26nm/min,刻蚀后薄膜边缘齐整、表面光滑、形状完整。     

Cl2/BCl3 ICP刻蚀蓝宝石研究靠

由于GaN单晶制备比较困难，通常氮化物光电子器件都是制备在蓝宝石衬底上的，而氮化物和蓝宝石大的晶格失配和热膨胀系数的差别，使得在衬底上生长的氮化物材料位错和缺陷密度较大，影响了器件的发光效率和寿命。PSS技术可以有效地减少外延材料的位错和缺陷，在氮化物器件制备中得到了广泛的应用。但是由于蓝宝石很高的硬度和化学稳定性，使其刻蚀难度较大。本文研究了ICP刻蚀蓝宝石中工艺参数对蓝宝石刻蚀速率的影响规律，所用气体为Cl2／BCl3，研究结果表明，蓝宝石的刻蚀速率随着ICP功率、RF功率和气体总流量的增大单调增大；随着压强的减小首先增大，继而减小。当BCl3比例为80％时，刻蚀速率最大。在BCl3流量为80sccm，Cl2流量为20sccm，ICP功率为2500W，RF功率为500W，压强为0．9Pa，温度为60℃时刻蚀速率达到最大值217nm／min。     

用ECRCVD方法制备优质氮化硅钝化膜

利用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR—CVD)技术，以SiH4和N2为反应气体进行了氮化硅钝化薄膜的低温沉积技术的研究。采用原子力显微镜、傅立叶变换红外光谱和椭圆偏振光检测等技术对薄膜的表面形貌、结构、厚度和折射率等性质进行了测量。结果表明，采用ECR—CVD技术能够在较低的衬底温度条件下以较高的沉积速率制备厚度均匀的氮化硅薄膜，薄膜中H含量很低。薄膜沉积速率随微波功率和混合气体中硅烷比例的增加而增大。折射率随微波功率的增大而减小，随混合气体中硅炕比例的增大而增大。在相同气体混合比和微波功率条件下，较高衬底温度条件下制备的薄膜折射率较大。     

硅基外延β-SiC薄膜在不同刻蚀气体中的等离子体刻蚀研究

用等离子体刻蚀（PE)工艺，以四氟化碳（CF4）和六氟化硫（SF6）以及它们与氧气（O2）的混合气体作为刻蚀气体分别对Si基外延生长的β-SiC单晶薄膜进行了刻蚀工艺研究。结果表明在同样刻蚀工艺条件下，以SF6＋O2作为刻蚀气体要比以CF4＋O2作为刻蚀气体具有更高的刻蚀速率；在任何气体混合比条件下经SF6＋O2刻蚀后的样品表面都不会产生富碳（C）表面的残余SiC层；而经CF4＋O2刻蚀后的样品表面是否产生富C表面残余SiC层则与气体混合比条件有关，但刻蚀后的样品表面更为细腻。文中还对不同刻蚀气体下的刻蚀产物进行了讨论比较。     

SiC材料的低速率浅刻蚀工艺研究

对比研究了SiC材料在CF4+O2混合气体中的ICP刻蚀和RIE刻蚀,获得了刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度随刻蚀功率、偏置功率、工作真空、氧含量等工艺条件的变化规律,研究结果表明,通过牺牲一定的刻蚀速率可以获得原子量级的刻蚀表面粗糙度,能够满足SiC微波功率器件研制的要求.     

ZnS衬底上二维亚波长结构抗反射表面的制备及性能研究

采用接触式紫外光刻和反应离子刻蚀工艺在ZnS衬底上制备二维亚波长结构抗反射表面。在优化的光刻工艺下,以CH4、H2及Ar的混合气体为刻蚀剂,研究了刻蚀工艺对刻蚀速率和刻蚀形貌的影响。结果表明,刻蚀速率随着射频功率的增大线性增大,随着工作压强的增加先增大后减小,随着CH4含量的增大先增大后降低。功率过大会导致刻蚀产物发生二次沉积,CH4流量过高会导致聚合物的生成加剧,这些都会影响刻蚀形貌。最后在优化的刻蚀工艺下制备出了8～12μm波段具有较好的宽波段增透效果的二维亚波长结构。     

ICP干法刻蚀GaAs背孔工艺研究

采用金属Ni作为掩膜,Cl2/BCl3作为刻蚀气体,利用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)技术对Ga As HEMT背孔工艺进行研究。本文详细研究了ICP功率、反应室压强、Cl2/BCl3流量比以及RF功率对刻蚀速率、刻蚀形貌以及"长草"效应的影响。实验结果表明:刻蚀速率随ICP功率、Cl2/BCl3流量、RF功率的增加而增加,但随反应室压强的增加,刻蚀速率先增加后降低;相同RF功率条件下,背孔陡直性受ICP功率、反应室压强以及刻蚀气体流量比的影响十分明显;而RF功率则对背孔"长草"效应有较大影响。通过优化刻蚀条件,在ICP功率为500 W,反应室压强为0.4 Pa,Cl2/BCl3流量为20/5 m L/min,RF功率为120 W的刻蚀条件下,刻蚀背孔陡直性好,侧壁平滑,底部平整,刻蚀速率达到3μm/min。     

类金刚石薄膜的反应离子刻蚀

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小、独立的类金刚石薄膜微器件,反应离子刻蚀是一种有效地刻蚀方法。研究了氧气与氩气的混合气体进行类金刚石薄膜刻蚀的主要工艺参数(刻蚀时间、有无掩膜、氩氧体积混合比、负偏压)。研究结果表明:在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;有无掩膜对刻蚀速率无明显影响;流量一定时,刻蚀速率随氩氧体积比的增大而降低,随负偏压的增大先增大后减小。实验得到最佳刻蚀条件,在此条件下,刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的微器件,并成功制备出"独立"的微齿轮,进行了组装。     

碳氟感应耦合等离子体的SiO2介质刻蚀的研究

使用感应耦合等离子体技术,通过改变源气体流量比R(R=[C4F8]/{[C4F8] [Ar]})、射频源功率、自偏压等条件进行了SiO2介质刻蚀实验研究。碳氟等离子体的特征由朗谬探针和发射光谱技术来表征。结果表明,SiO2的刻蚀速率随放电源功率和射频自偏压的增大而单调上升,与R的关系则存在R=8%处的刻蚀速率峰值。C2基团的发射谱线强度随R的变化类似于SiO2刻蚀速率对R的依赖关系,对此给出了解释。在此基础上,对SiO2介质光栅进行了刻蚀。结果显示,在较大的R及自偏压等条件下,刻蚀后的槽形呈轻微的锥形图案,同时光刻胶掩膜图形出现分叉。结合扫描电镜技术对此进行了分析,认为光刻胶表面与侧面的能量传递和聚合物再沉积是导致出现上述现象的原因。     

Planar plasma etching of chromium

We have investigated the plasma etching characteristics of chromium thin films in an rf planar (parallel plate) reactor. The experimental work was performed using a commercial reactor operating at 13.56 MHz with power variable up to 500 W. The etch rate of the Cr films deposited on glass substrates by e-beam evaporation was measured as a function of the concentration of O₂ in a CCl₄/O₂ gas mixture, the total flow rate of input gases and the rf power density. Using a total gas flow of 15 sccm and an input power density of 0.4 W cm^?2, the maximum etch rate was obtained in CCl₄ plasma containing 40% O₂. It was found that doubling the number of the substrates in the reactor decreased the etch rate by 20%. Also, the etch rate at the back of the reactor was twice that at the front. Methods to alliviate non-uniformity and loading effects are discussed and the mechanism of plasma etching of Cr is examined through the effect of various processing parameters on the etching characteristics.     

WC-Co硬质合金表面不同去钴预处理方法的比较研究

用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)制备金刚石薄膜涂层之前,采用盐酸、硝酸化学腐蚀和氢-氧等离子体对WC-Co硬质合金(YG6)基体表面进行去钴预处理。扫描电子显微镜形貌观察和X射线衍射谱分析都表明,与化学腐蚀方法相比,氢-氧等离子体处理具有独特的表面去钴效果,沉积金刚石薄膜的喇曼谱分析更证实其对涂层质量的改善,且对MWPCVD过程而言有其技术上的一些优越性。     

Patterning of Ru electrode in O2/Cl2 gas using reactive ion etcher

We have studied the reactive ion etching of Ru electrode using O₂/Cl₂ plasma. We have revealed that the Ru etch rate and thus the Ru to SiO₂ etch selectivity increase by increasing pressure, total gas flow rate, temperature and decreasing the HRF power and LRF power. The vertical Ru etching profile is attained.     

Microwave plasma removal of sulphur hexafluoride

Sulphur hexafluoride (SF(6)) gas is a common pollutant emitted during the plasma etching of thin films and plasma cleaning chemical vapor deposition (CVD) production processes used in the semiconductor industry. In this paper a method using microwave (2.45GHz frequency) plasmas sustained at atmospheric pressure for the abatement of SF(6) is investigated experimentally for various gas mixture constituents and operating conditions, with respect to its ability to decompose SF(6) to less harmful molecules. The destruction and removal efficiencies (DRE) of plasma abatement of SF(6) at concentrations between 1.7 and 5% in nitrogen in the presence of water vapor were studied as a function of the total gas flow rate and microwave power. Water vapor proved to be an effective source of free radical species that reacts with the radicals and ions resulting from SF(6) fragmentation in the plasma and also, it proved to reduce the process by-products. It was measured that approximately 25% of the initial SF(6) is converted to SO(2). Destruction and removal efficiencies of SF(6) up to 99.9% have been achieved.     

液晶阵列工艺中金属钼的干法刻蚀研究

为了简化液晶面板制造工序,本文初步研究了在1.1 m×1.3 m的玻璃基板上,采用Cl2/O2气体对薄膜晶体管中沟道处的金属钼进行反应离子刻蚀。经过一组正交实验,分析了功率、气压、气体比例等参数对刻蚀速率、均匀度和选择比的影响关系,并给出了刻蚀后的扫描电镜(SEM)图和不同功率参数下薄膜电学特性曲线图。结果表明,本试验中气压是影响幅度最大的因素;另外,较高的功率会使钼对下层选择比严重变差。     

Inductively coupled plasma reactive ion etching of titanium thin films using a Cl2/Ar gas

Inductively coupled plasma reactive ion etching of titanium thin films patterned with a photoresist using Cl₂/Ar gas was examined. The etch rates of the titanium thin films increased with increasing the Cl₂ concentration but the etch profiles varied. In addition, the effects of the coil rf power, dc-bias voltage and gas pressure on the etch rate and etch profile were investigated. The etch rate increased with increasing coil rf power, dc-bias voltage and gas pressure. The degree of anisotropy in the etched titanium films improved with increasing coil rf power and dc-bias voltage and decreasing gas pressure. X-ray photoelectron spectroscopy revealed the formation of titanium compounds during etching, indicating that Ti films etching proceeds by a reactive ion etching mechanism.     

CHF3/C6H6等离子体中的基团分析

在一个微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积系统中，测量了CHF3、C6H6及其混合气体放电的质谱和发射光谱图，分析了等离子体中主要基团的分布及其产生的途径，研究了放电功率和流量对主要基团密度的影响，以及它们与氟化非晶碳薄膜沉积速率和键结构之间的关联。结果表明，提高微波功率会增加CHx、CFx等成膜基团的密度，有利于加大沉积速率；而增加CHF3的进气量则会加大F原子基团的密度，这是由于它控制了薄膜的氟化程度。     

XPS分析微波等离子体处理的PTFE/陶瓷复合介质材料表面成分

采用不同气氛等离子体处理ＰＴＦＥ／陶瓷复合介质材料,利用ＸＰＳ分析了处理样品表面成分的变化,发现等离子体处理导致表面Ｆ的含量降低和Ｏ的含量增加。高分子表面出现了不同成分的含氧基因,且随着时间的增加,微波功率的增大,一ＣＦ２基团减少,含氧基团增加,这表明不同气氛等离子体与 ＰＴ－ＦＥＣ表面的作用是刻蚀、脱氟、交联和氧化同时并存,其中以氧等离子体刻蚀最为严重。