不同添加气体对SiC材料SF_6干法刻蚀的影响

以六氟化硫 ( SF6)作为刻蚀气体 ,采用不同的添加气体 O2 或 N2 分别进行了 Si C薄膜的等离子体刻蚀 ( PE)工艺研究。实验表明 ,SF6中加入 O2 有助于 Si C材料刻蚀速率的提高 ;但是 ,在相同的刻蚀工艺条件下 ,N2 的加入只起到稀释气体的作用而未参与刻蚀反应 ,Si C刻蚀速率随 N2 的通入而有所降低     

采用CF_4—H_2等离子体干法刻蚀SiO_2

本文报导了二氧化硅的一种干法刻蚀工艺,采用RF发生器和平行板电极所激励的CF_4—H_2等离子体各向异性地刻蚀二氧化硅薄膜,所获得的图形尺寸为2μm宽,0.8μm厚。     

3C-SiC悬臂结构干法刻蚀研究

基于感应离子耦合等离子体(ICP)刻蚀技术,采用SF6和O2作为刻蚀气体,以金属铝和SiO2作为刻蚀掩膜,系统地研究了3C-SiC悬臂结构的加工方法以及掩膜材料对刻蚀悬臂结构的影响。首先采用SF6和O2作为刻蚀气体刻蚀出SiC结构,其次采用SF6气体各向同性刻蚀Si衬底,释放已刻好的SiC悬臂梁结构。铝作为掩膜时,刻蚀最小结构尺寸为6μm,SiC表面几乎无损伤;SiO2作为掩膜时,刻蚀最小结构尺寸为4μm,但SiC表面损伤较大。上述研究结果为3C-SiC MEMS器件的制备提供了工艺基础。     

硅深槽ICP刻蚀中刻蚀条件对形貌的影响

以SF6/C2 H4为刻蚀气体,使用Corial200IL感应耦合等离子体(ICP)刻蚀系统,进行Si等离子刻蚀技术研究.通过调节刻蚀气体SF6与侧壁钝化保护气体C2H4的流量比和绝对值等工艺参数,对深Si刻蚀的形貌以及侧壁钻蚀情况进行改善,使该设备能够满足深硅刻蚀的基本要求,解决MEMS工艺及TSV工艺中的深硅刻蚀问题.实验结果表明,Corial200IL系统用SF6作等离子体刻蚀气体,对Si的刻蚀具有各向同性;C2H4作钝化气体,能够对刻蚀侧壁进行有效的保护,但由于C2H4的含量直接影响刻蚀速率和选择比,需对其含量及配比严格控制.研究结果为:SF6含量为40 sccm、C2H4含量为15 sccm时能够有效控制侧壁钻蚀,且具有较大的选择比,初步满足深硅槽刻蚀的条件.     

富硅氧化硅微盘的制备研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)及高温退火工艺制备了富硅氧化硅(SRSO)薄膜材料.喇曼光谱仪探测表明,该材料具有较高的光致发光(PL)效率,并在750 nm波长处达到发光峰值.采用电子束光刻(EBL)及电感耦合反应离子刻蚀(ICP)技术在Si衬底上制备了基于富硅氧化硅材料的光学微盘结构.为防止Si衬底的光吸收,在反应离子刻蚀(RIE)系统中研究出一种各向同性的刻蚀工艺,有效使微盘与Si衬底分离.扫描电镜(SEM)探测表明,该工艺具有良好的尺寸控制及高稳定性.利用该工艺,成功制备了直径为4μm的富硅氧化硅微盘器件.     

用电子束激发刻蚀法在硅上直接绘制图形

本文实例说明了采用X_eF_2源的电子束诱发表面反应可在硅上直接描绘图形。Si(100)的电子束激发腐蚀深度与电子剂量成正比;在10kV加速电压、4×10~(-3)C/cm~2剂量和5mTorr气压条件下,电子束激发腐蚀的刻蚀深度为500nm;采用X_eF_2源的电子激发刻蚀具有极高的、大约每个电子腐蚀100个硅原子的刻蚀率。并己用4×10~(-3)C/cm~2剂量加工出0.5μm线宽的图形。     

Si基体二维深通道微孔列阵刻蚀技术

Si材料二维深通道微孔列阵是新型二维通道电子倍增器的基体,其可以采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀和光电化学(PEC)刻蚀等半导体工艺技术实现。简述了ICP工艺原理和实验方法,给出了微孔直径6～10μm、长径比约20、平均刻蚀速率约1.0μm/min的实验样品,指出了深通道内壁存在纵向条带不均匀分布现象、成因和解决途径;重点论述了微孔深通道列阵PEC刻蚀原理和实验方法,在优化的光电化学工艺参数下,得到了方孔边长3.0μm、中心距为6.0μm、深度约为160μm的n型Si基二维深通道微孔列阵基体样品,得出了辐照光强、Si基晶向与HF的质量分数是影响样品质量的结论,指出了光电化学刻蚀工艺的优越性。     

PZT铁电薄膜的雾化湿法刻蚀技术研究

PZT薄膜的微图形化是制备基于PZT薄膜微传感器和微驱动器的关键技术之一。通过引入雾化技术,改进了传统的PZT薄膜湿法刻蚀方法,进一步减小了薄膜微图形的侧蚀比,提高了图形的转化精度。选用体积比为1∶2∶4∶4的BHF/HCl/NH4Cl/H2O溶液作为刻蚀液,对溶胶-凝胶法制备的1μm厚PZT薄膜作雾化湿法刻蚀,刻蚀速率为28 nm/s,侧蚀比为0.5∶1。对所得样品表面区域进行EDS分析表明,所得PZT薄膜图形表面无残留物,该工艺可用于MEMS领域中PZT薄膜的微图形化。     

感应耦合等离子体干法刻蚀锑化铟薄膜研究

应用感应耦合等离子体技术首次实现了对锑化铟薄膜的干法刻蚀。朗缪尔探针诊断结果表明 :射频电源功率为 2 0 0 W时 ,在刻蚀样品附近的等离子体离子密度最大达 6.71 70× 1 0 1 0 cm- 3。以 CCl F2 为刻蚀气体 ,进气流量 2 m L/min,RF功率 2 0 0 W,等离子体反应刻蚀运行气压 7.98Pa时 ,对 In Sb-In薄膜进行了感应耦合等离子体干法刻蚀 ,获得刻蚀图形 ,宽深比为 5     

PZT铁电薄膜湿法刻蚀技术研究

介绍了一种刻蚀效果良好的PZT薄膜的湿法刻蚀方法。在分析了刻蚀液成分对刻蚀效果影响的基础上,选择体积比为1∶2∶4∶4的BHF/HCl/NH4Cl/H2O溶液作为刻蚀液,刻蚀速率为0.016μm/s。实验表明,刻蚀得到的PZT薄膜图形表面无残留物,侧蚀比小(1.5∶1),侧面倾角约60°。刻蚀液对光刻胶和PZT薄膜底电极Pt的选择性好,该工艺适用于MEMS领域中PZT薄膜的微图形化。     

SiGe MOS器件SiO_2栅介质低温制备技术研究

为了获得电学性能良好的 Si Ge PMOS Si O2 栅介质薄膜 ,采用等离子体增强化学汽相淀积 (PECVD)工艺 ,对低温 30 0°C下薄膜制备技术进行了研究。实验表明 ,采用适当高温、短时间对PECVD薄膜退火有助于降低薄膜中正电荷密度和界面态密度。该技术用于 Si Ge PMOS研制 ,在30 0 K常温和 77K低温下 ,其跨导分别达到 45m S/mm和 92 .5m S/mm(W/L=2 0 μm/2 μm)     

基于高深宽比Si干法刻蚀参数优化

为满足体硅MEMS制造工艺进一步发展的需要,对电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺参数进行了深入分析,着重分析了平板功率对Si干法刻蚀的影响。通过对Si干法刻蚀的主要工艺参数进行正交试验,得出了一组较为理想的刻蚀工艺参数:刻蚀气体SF6和保护气体C4F8的流量均为13cm3·min-1,在一个周期内通入刻蚀气体SF6的时间为4s,通入钝化气体C4F8的时间为3s;线圈功率为400W,平板功率为110W。利用这组优化的工艺参数进行Si的干法刻蚀,所得到的微结构的深宽比将大于20∶1,同时侧壁垂直度能够很好地控制在90°±1°。     

利用ICP设备制备图形化蓝宝石基底的工艺控制

该文对利用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀设备来制作图形化蓝宝石基底(PSS)的工艺控制进行了研究。在工艺制作过程中,选用了C轴(0001)取向的100 mm蓝宝石平片作为实验样品,通过光刻工艺和ICP刻蚀工艺控制,制作出了具有圆锥状图形结构的图形化蓝宝石基底。借助扫描电子显微镜,对该图形化蓝宝石基底进行了测量和分析。测量结果显示,基底表面上的单粒圆锥状图形结构的底部直径为(3.45±0.25) μm,刻蚀高度/深度为(1.75±0.25) μm,整个图形化蓝宝石基底成品片的均匀性控制在3%以内。     

SF6/O2等离子体刻蚀a-C:F薄膜的研究

以SF6/O2为刻蚀气体,采用电子回旋共振等离子体反应离子刻蚀(ECR-RIE)方法进行了氟化非晶碳(a-C∶F)低介电常数薄膜的等离子体刻蚀技术研究,结果表明,a-C∶F薄膜的刻蚀速率取决于薄膜中C—CFx与CFx两类基团刻蚀过程,富C—CFx结构的a-C∶F薄膜刻蚀速率在O2含量约20%时达到最大,而富CFx结构的a-C∶F薄膜刻蚀速率随O2的增大而减小。AFM分析表明,SF6气体刻蚀a-C∶F薄膜可以有效消除薄膜表面的团聚结构。XPS能谱分析表明,SF6气体刻蚀a-C∶F薄膜样品化学组分未发生变化,而O2气体刻蚀后在样品表面形成富C的a-C∶F层。该研究结果为a-C∶F应用于超大规模集成电路层间介质工艺奠定了必要的实验基础。     

高耐压LDMOS用的高K薄膜湿法刻蚀研究

为了对横向双扩散MOSFET(LDMOS)器件所采用的锆钛酸铅(PZT)高介电常数(高K)薄膜进行微图形化,对湿法刻蚀过程中腐蚀液、光刻、刻蚀等工艺进行了优化研究,发现由BOE+HCl+HNO3+H2O+缓冲剂组成的腐蚀液刻蚀效果较好。刻蚀结果表明,所刻蚀薄膜的厚度约为600nm,最小线条宽度约为3μm,侧蚀比减小到1.07∶1,符合功率器件制备的尺度要求,由此所制备的LDMOS器件耐压提高了近2倍。     

无掩模Si圆柱纳米图形衬底上GaAs的异变外延生长

采用金属有机化学气相沉积方法在无掩模的直径为400nm的圆柱Si(100)图形衬底上外延生长了GaAs薄膜。图形衬底采用纳米压印技术及反应离子刻蚀技术制作而成。运用两步法生长工艺在此图形衬底上制备了厚度为1.8μm的GaAs外延层。GaAs的晶体质量通过腐蚀坑密度和透射电镜表征。图形衬底上的GaAs外延层表面腐蚀坑密度约1×107 cm-2,比平面衬底上降低了两个数量级。透射电镜观测显示大部分产生于GaAs/Si异质界面的穿透位错被阻挡在圆柱顶部附近。     

PECVD技术在微结构表面沉积薄膜的复形性北大核心CSCD

采用光刻技术、刻蚀技术和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在线阵掩模微结构表面沉积了SiO2和Si3N4薄膜,研究了线阵掩模的宽度和厚度,以及薄膜的厚度和沉积速率对SiO2和Si3N4薄膜复形性的影响,制备得到了具有良好微结构形貌的微结构滤光片阵列。结果表明,薄膜沉积速率越大,薄膜的复形性越好;掩模厚度和薄膜沉积厚度的增加会导致薄膜的复形性变差;SiO2薄膜的复形性优于Si3N4薄膜的。     

基于多层抗蚀剂的GaAs基微纳光栅深刻蚀工艺

采用电子束光刻技术制备出了深刻蚀的GaAs基微纳光栅。针对电子束曝光过程中存在的由邻近效应引起的光栅结构图形失真和变形的问题,本课题组采用厚度较薄的PMMA A4抗蚀剂和SiO₂薄膜形成多层抗蚀剂来减小邻近效应,同时将SiO₂薄膜作为硬掩模,实现了高深宽比的光栅结构。此外,针对电感耦合等离子体刻蚀过程中光栅结构出现长草的现象,通过增强电感耦合等离子体的物理刻蚀机制,有效消除了结构底部的草状结构。扫描电镜测试结果显示：将100 nm厚SiO₂作为硬掩模,可以实现周期为1.00μm、占空比为0.45、刻蚀深度为1.02μm的光栅结构,该光栅结构具有陡直的侧壁形貌以及良好的周期性和均匀性。在该工艺条件下,电感耦合等离子体刻蚀工艺对SiO₂掩模的刻蚀选择比可达26.9∶1。最后,将该结构应用于分布式布拉格反射锥形半导体激光器中,获得了线宽为40 pm的激光输出。这表明,采用电子束光刻技术制备的光栅结构对半导体激光器具有很好的选模特性。     

铋基焦绿石薄膜的湿法刻蚀方法研究

介绍了一种能对铋基焦绿石薄膜进行湿法刻蚀的有效方法,研究了HF,NH4F和HNO3的水溶液对铌酸锌铋(Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7,BZN)和铌酸镁铋(Bi1.5MgNb1.5O7,BMN)两种铋基焦绿石薄膜的刻蚀情况。结果表明,刻蚀配比V(HF)∶m(NH4F)∶V(HNO3)∶V(H2O)为10mL∶3g∶10mL∶10mL时,BZN和BMN薄膜能得到有效刻蚀,刻蚀速率分别为7nm/s和4nm/s,图形刻蚀精度高。最后讨论了该刻蚀液对铋基焦绿石薄膜的刻蚀机理,加入NH4F作为络合剂能避免刻蚀过程中三氟化铋BiF3难溶沉淀物的生成,加入HNO3作为助溶剂可以调节刻蚀速率,从而提高湿法刻蚀的图形精度。     

一种在深硅刻蚀工艺中减小底部圆角的方法

由于存在化学刻蚀的各向同性作用,不可避免地会在等离子体深硅刻蚀工艺中出现底部圆角,而过大的底部圆角给许多工艺应用带来不利影响。为了减小在等离子体深硅刻蚀中的底部圆角,对埋入式扇出型封装中的硅微腔刻蚀和2.5D封装中的硅通孔(TSV)刻蚀进行了研究。通过在BOSCH工艺中引入偏置电极功率递增和单步沉积时间递增的组合,硅微腔和TSV中的底部圆角高度分别从13.6μm和12μm减小到了6.6~10.0μm和8.4μm。该方法有望实际应用于微电子机械系统(MEMS)器件的制造和电子器件的先进封装等领域。