ICP硅深槽刻蚀中的线宽控制问题研究

在高密度反应离子刻蚀技术中 ,存在明显的线宽损失 ,对小尺寸MEMS结构影响很大 ,将使MEMS器件灵敏度下降 ,稳定性降低。本文介绍了一种减小线宽损失的新工艺技术 ,在初始阶段的刻蚀步骤中加入剂量逐渐递减的钝化气体C4 F8,同时适当减小循环周期的刻蚀时间 ,使线宽损失由原来常规刻蚀工艺中的 15 5nm减少到 5 5nm。此项技术已经应用于MEMS陀螺的制造工艺中 ,取得了很好的结果     

ICP硅深槽刻蚀中的线宽控制问题研究

在高密度反应离子刻蚀技术中，存在明显的线宽损失，对小尺寸MEMS结构影响很大，将使MEMS器件灵敏度下降，稳定性降低。本文介绍了一种减小线宽损失的新工艺技术，在初始阶段的刻蚀步骤中加入剂量逐渐递减的钝化气体C4F8，同时适当减小循环周期的刻蚀时间，使线宽损失由原来常规刻蚀工艺中的155nm减少到55nm。此项技术已经应用于MEMS陀螺的制造工艺中，取得了很好的结果。     

工艺参数对Si深槽刻蚀的影响

采用Bosch技术研究了在Si深槽刻蚀中刻蚀/钝化比、刻蚀阶段钝化气体保护时间、刻蚀和钝化工艺重叠时间等工艺参数对刻蚀结果的影响。通过不同工艺条件的试验,发现刻蚀钝化比是影响侧壁结构的主要因素,其大小直接影响了深槽的垂直度;适当增加刻蚀阶段钝化气体通入时间对减小线宽损失有很大的作用,但增加过多会产生长草效应;合适的刻蚀和钝化工艺重叠时间,不仅可以减小侧壁表面的起伏度,还可以一定程度上减小线宽损失。采用刻蚀/钝化比为7：5、刻蚀阶段钝化气体通入时间为25min、刻蚀、钝化工艺重叠时间分别为0.5、1s的工艺条件,成功地实现了一个垂直度达（90±0.1）°、深40μm、线宽损失小于50nm的Si深槽刻蚀结构。     

工艺参数对Si深槽刻蚀的影响

采用Bosch技术研究了在Si深槽刻蚀中刻蚀/钝化比、刻蚀阶段钝化气体保护时间、刻蚀和钝化工艺重叠时间等工艺参数对刻蚀结果的影响。通过不同工艺条件的试验,发现刻蚀钝化比是影响侧壁结构的主要因素,其大小直接影响了深槽的垂直度;适当增加刻蚀阶段钝化气体通入时间对减小线宽损失有很大的作用,但增加过多会产生长草效应;合适的刻蚀和钝化工艺重叠时间,不仅可以减小侧壁表面的起伏度,还可以一定程度上减小线宽损失。采用刻蚀/钝化比为7:5、刻蚀阶段钝化气体通入时间为25min、刻蚀、钝化工艺重叠时间分别为0.5、1s的工艺条件,成功地实现了一个垂直度达(90±0.1)°、深40μm、线宽损失小于50nm的Si深槽刻蚀结构。     

一种MEMS复合牺牲层工艺的研究

以MEMS滤波器中的MEMS开关牺牲层的工艺为例,通过同时运用聚酰亚胺和正胶作为牺牲层材料的方法,避免了牺牲层单独使用聚酰亚胺做材料难于去除,或单独使用光刻胶做材料,叠层旋涂光刻胶时会出现龟裂的缺点.改善了牺牲层固化和刻蚀的效果,减小了刻蚀的时间.此研究应用在表面微细加工工艺中,对MEMS加工工艺具有一定的参考价值.     

RIE工艺参数对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响

基于4H-SiC材料的微机电系统(MEMS)器件(如压力传感器、微波功率半导体器件等)在制造过程中,需要利用干法刻蚀技术对4H-SiC材料进行微加工.增加刻蚀速率可以提高加工效率,但是调节刻蚀工艺参数在改变4H-SiC材料刻蚀速率的同时,也会对刻蚀表面粗糙度产生影响,进而影响器件的性能.为了提高SiC材料的刻蚀速率并降低刻蚀表面粗糙度,满足4H-SiC MEMS器件研制的需求,本文通过优化光刻工艺参数(曝光模式、曝光时间、显影时间)获得了良好的光刻图形形貌,改善了刻蚀掩模的剥离效果.实验中采用SF6和O2作为刻蚀气体,镍作为刻蚀掩模,分析了4H-SiC反应离子刻蚀工艺参数(刻蚀气体含量、腔体压强、射频功率)对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响.实验结果表明,通过优化干法刻蚀工艺参数可以获得原子级平整的刻蚀表面.当SF6的流量为330 mL/min,O2流量为30 mL/min,腔体压强为4 Pa,射频功率为300 W时,4H-SiC材料的刻蚀速率可达到292.3 nm/min,表面均方根粗糙度为0.56 nm.采用优化的刻蚀工艺参数可以实现4H-SiC材料的高速率、高表面质量加工.     

LTPS TFT层间绝缘层过孔刻蚀的工艺优化

为了适应LTPS TFT LCD显示屏超高分辨率极细布线的趋势,降低LTPS TFT层间绝缘层过孔刻蚀带来的良率损失,提高产品品质,本文研究了LTPS TFT层间绝缘层过孔刻蚀的工艺优化。实验以干法刻蚀为主刻蚀,湿法刻蚀为辅刻蚀的方式,既结合干法刻蚀对侧壁剖面角及刻蚀线宽的精确控制能力,又利用了湿法刻蚀高刻蚀选择比的优良特性,改善了层间绝缘层刻蚀形貌,减少干法刻蚀对器件有源层的损伤,避免有源层被氧化,防止刻蚀副产物污染开孔表面。实验结果表明,干法辅助湿法刻蚀能基本解决刻蚀过程中过刻、残留的问题,使得层间绝缘层过孔不良良率损失减少73%以上,且TFT源漏电极接触电阻减小约90%,器件开态电流提升约15%。干法辅助湿法刻蚀是一种优化刻蚀工艺,提升产品性能的新方法。     

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。     

基于体硅MEMS技术的悬浮微结构加工工艺研究

针对体硅MEMS加工技术的特点,确定了悬浮微结构的加工工艺流程,并对加工过程中的硅基深槽腐蚀工艺和ICP刻蚀工艺这两项关键技术及其中的重要影响因素进行了研究,得到了硅基深槽腐蚀的溶液类型、浓度和温度等工艺参数,以及ICP刻蚀工艺的功率、气体流量等工艺参数。根据优化的工艺参数,采用厚度为400μm的N型<100>硅片加工了外形尺寸为3 mm×3 mm、线宽尺寸为100±2μm、硅槽深度为390±2μm的悬浮微结构样件。     

RF MEMS工艺中牺牲层的去除方法研究

研究了MEMS开关聚酰亚胺牺牲层的去除，通过添加少许碳粉，能够减少刻蚀时间。讨论了在这种刻蚀情况下刻蚀温度和刻蚀时间之间的关系。此研究应用在表面微细加工工艺中，对MEMS加工具有重要的参考价值。该研究还可应用于RF MEMS开关、可调电容、高Q值悬臂电感、MOSFET等制造工艺中。     

准分子激光线宽对光刻性能的影响

描述了激光线宽对光刻过程的影响模型建立过程中所使用的方法.成像透镜产生的色差结合实际激光光谱可以把激光线宽的影响包括在光刻模拟的模型中,使用PROLITH软件模拟了线宽对空间像的临界尺寸、焦深、曝光宽容度的影响,孤立线和半孤立线条尺寸在240nm到140nm的范围内完成研究.实验结果表明,光刻过程中增加激光线宽使空间成像质量变差,较大的线宽也导致了曝光宽容度的损失.     

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。     

氮化镓干法刻蚀研究进展

对比了RIE,ECR,ICP等几种GaN干法刻蚀方法的特点.回顾了GaN干法刻蚀领域的研究进展.以ICP刻蚀GaN和AlGaN材料为例,通过工艺参数的优化,得到了高刻蚀速率和理想的选择比及形貌.在优化后的刻蚀工艺条件下GaN材料刻蚀速率达到340nm/min,侧墙倾斜度大于80°且刻蚀表面均方根粗糙度小于3nm.对引起干法刻蚀损伤的因素进行了讨论,并介绍了几种减小刻蚀损伤的方法.     

MEMS工艺中TMAH湿法刻蚀的研究

TMAH具有刻硅速率高、晶向选择性好、低毒性和对CMOS工艺的兼容性好等优点，而成为MEMS工艺中常用的刻蚀剂。但TMAH在刻蚀过程中合形成表面小丘，影响表面光滑性。文章重点研究了MEMS工艺中的TMAH湿法刻蚀获得光滑刻蚀表面的工艺。实验结果表明，要获得理想的刻蚀效果，刻蚀液配方和刻蚀条件的选择是非常重要的因素，实验中也得到了一些与其它报道不同的数据。     

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。     

基于湿法刻蚀的MEMS压印模版制作

介绍了一种基于玻璃湿法刻蚀低成本的MEMS压印模版制作工艺,工艺中以单层光刻胶作为刻蚀掩模,重点研究了改善刻蚀图形几何轮廓和提高表面质量的方法。在对钻蚀形成机理进行分析的基础上,通过对比偶联剂不同涂敷方式及不同蒸镀时间对刻蚀结果的影响,优化了硅烷偶联剂的涂敷工艺,使钻蚀率降低到0.6,图形几何形状得到改善。分析了刻蚀生成物的溶解度,采用HCl作为刻蚀液添加剂对刻蚀产生的难溶物进行分解,提高了表面质量。对刻蚀表面缺陷的形成原因进行了分析,采用厚胶层工艺消除了表面缺陷。利用该工艺制作了图形特征尺寸为100μm的MEMS压印模版,并进行了初步压印实验,得到了很高的复型精度。     

90 nm技术节点硅栅的干法刻蚀工艺研究

进入90 nm工艺节点以后,在等离子体干法刻蚀工艺中出现了越来越多需要解决的技术性问题,带有图形的晶片(相对于白片而言)上的膜层结构设计和刻蚀工艺参数的优化技术变得越来越重要.重点以具有栅氧化层、多晶硅层、二氧化硅和氮氧化硅复合硬掩膜层的典型结构图形晶片为基础,开展应用于90 nm技术节点的多晶硅栅的刻蚀工艺的研发,深入分析了氯气、溴化氢和氧气等反应气体在工艺中的作用,优化了工艺参数,得到了满足90 nm技术节点工艺要求的刻蚀结果.     

平滑陡直的Si深槽刻蚀方法

Si深槽刻蚀技术在MEMS器件加工中具有重要的作用,现有的刻蚀方法在选择比和各向异性问题上各有优缺点.常用的Bosch工艺采取了钝化与刻蚀交替进行的措施,但具有侧壁粗糙的缺点.提出了不同于Bosch工艺的新刻蚀方法,采用刻蚀反应和淀积钝化反应同时进行并保持化学平衡的方法,取得了平滑陡直的刻蚀效果.在电感耦合等离子体刻蚀机ICP-98A上的实验结果表明,在直径100 nim的光刻胶掩蔽Si片上,刻蚀深度为39.2 pm,光刻胶剩余4.8 μm,侧壁表面满足平滑陡直的要求.     

300 mm Si片加工及最新发展

65 nm及以下线宽对Si片表面的各方面性能要求越来越高,主要体现在两个方面,一个是加工工艺,另一个是加工设备.在加工方法上,65 nm线宽用300 mm Si片不同于90 nm,如运用多步单片精密磨削,不仅可以提高表面几何参数,还可以减小表面特别是亚表面的损伤层.而对于加工设备,要求更加精密,特别是单面精抛光,在保证去除量的同时还要使Si片表面各点的去除量保持均匀.对目前300 mm Si片的磨削、抛光及清洗的每一道工艺流程,特别是相对于65 nm技术的一些加工流程及方法的最新发展进行了详细的论述,指出了300 mm Si片加工工艺的发展趋势.     

两步刻蚀法去除GaN-LED刻蚀中引入的损伤

通过实验方法找出了去损伤刻蚀的最佳工艺参数,并研究了利用ICP两步刻蚀法去除刻蚀损伤的实验过程及结果.从实验结果可以看出,当ICP功率为750W时,刻蚀引入的损伤最小,刻蚀引起的损伤层厚度最大为25nm.去损伤刻蚀法能有效去除损伤,使采用两步刻蚀法的发光二极管的正向导通电压与反向漏电流均下降,发光亮度增大,非辐射复合比例减小,器件的发光效率和可靠性均得到了提高.