电流密度对光电化学腐蚀宏孔硅阵列形貌的影响

宏孔硅阵列(MSA)在光子晶体、硅微通道板、MEMS 器件等领域应用前景广阔,引起人们广泛关注。为制备理想的MSA结构,本文开展了MSA光电化学方法腐蚀实验,重点研究了腐蚀电流密度对宏孔形貌的影响。给出了n型硅抛光片背面光照情况下在氢氟酸溶液中的电流-电压扫描曲线,讨论了临界电流密度JPS的意义和MSA稳定生长的基本电流密度条件。提出了一种间接地测量JPS与腐蚀时间关系的方法,并根据JPS的测量结果调整腐蚀电流,实现了理想的MSA等径生长,制备出孔深度为295m,长径比为98的MSA结构。     

硅基高长径比深孔阵列的制作研究

高长径比深孔阵列是微通道板、高分辨率X射线探测器、X射线二维光栅等器件的基本结构。基于制作大面积高长径比的深孔阵列目前仍是微纳制作技术面临的重大挑战。介绍了几种硅基微孔阵列的制作方法并分析了这几种方法的优劣。提出了用光助电化学刻蚀方法在硅基上制作大面积高长径比的深孔阵列,并从实验上研究了溶液浓度、温度、硅片掺杂浓度、光照条件、电流和电压等刻蚀过程参数对深孔微结构形貌的影响。最后给出了最佳刻蚀过程的实验参数,在整个5英寸(1英寸=2.54 cm)n型硅圆片上得到了长径比在40以上、有效圆面直径达110 mm的深孔阵列。     

光电化学腐蚀法制备高长径比硅微通道

在高长径比硅微通道光电化学腐蚀中,需要根据通道尺寸要求实时修正腐蚀电流.研究了物质输运、暗电流对腐蚀电流控制的影响,并提出了腐蚀电流的控制曲线.根据电解液扩散方程和边界条件,推导出通道尖端处HF质量分数与通道长度的关系.根据腐蚀后的暗扫描I-V曲线计算出暗电流密度.与腐蚀电流密度相比,阴离子表面活性剂的暗电流可忽略不计,进而获得了腐蚀电流修正曲线.根据腐蚀电流修正曲线,通过控制光照强度制备出高长径比(大于60)的等径硅微通道阵列.对修正的腐蚀电流进行调整,制备出通道尺寸空间周期性变化的硅微通道结构.研究结果可为高长径比硅微通道的制备提供技术方法.     

硅微通道板像增强器的研究

微通道板作为电子倍增器件可以对电子、离子、紫外和软X射线进行探测和成像.传统微通道板制备是采用玻璃纤维拉制和氢还原等技术,提出分别采用半导体体微加工和电化学腐蚀制备硅微通道板的新技术.在干法刻蚀中采用 ICP 技术制备了孔径为 6～20 μm、间隔4～8 μm、长径比 15～30 的硅微通道板,初步试验结果为对于长径比为 16 的样品,电子增益为 102 数量级.同时,开展了湿法电化学腐蚀技术制作硅微通道板的研究,分析讨论了电化学腐蚀微通道板的机理.结果表明,干法和湿法刻蚀技术可以制备高长径比硅微通道板,与 ICP 技术型比,电化学腐蚀具有较低的成本.     

双槽电化学腐蚀法制备介孔硅的热导率

提出了一个基于有效介质理论分析介孔硅层传热机理的理论模型,对影响介孔硅有效热导率的因素包括孔隙率、硅的恒容热容和硅的声子平均自由程进行了理论分析,得出用于计算介孔硅有效热导率的计算公式.采用双槽电化学腐蚀法制备孔隙率分别为62%和79%的介孔硅,微喇曼光谱技术测量所制备的介孔硅的热导率为8.315和0.949W/(m·K).SEM分析表明,孔隙率为62%和79%的介孔硅的平均特征尺寸分别为10nm和5nm.应用计算介孔硅有效热导率的公式,得到孔隙率为62%,平均特征尺寸为10nm和孔隙率为79%,平均特征尺寸为5nm的介孔硅层的有效热导率理论值为10.753和1.035W/(m·K).研究分析表明,理论计算与所获得的实验数据一致.介孔硅极低的热导率使其作为一种良好的热绝缘材料有望广泛应用于微传感器和微电子机械系统中.     

双槽电化学腐蚀法制备介孔硅的热导率

提出了一个基于有效介质理论分析介孔硅层传热机理的理论模型,对影响介孔硅有效热导率的因素包括孔隙率、硅的恒容热容和硅的声子平均自由程进行了理论分析,得出用于计算介孔硅有效热导率的计算公式.采用双槽电化学腐蚀法制备孔隙率分别为62%和79%的介孔硅,微喇曼光谱技术测量所制备的介孔硅的热导率为8.315和0.949W/(m·K).SEM分析表明,孔隙率为62%和79%的介孔硅的平均特征尺寸分别为10nm和5nm.应用计算介孔硅有效热导率的公式,得到孔隙率为62%,平均特征尺寸为10nm和孔隙率为79%,平均特征尺寸为5nm的介孔硅层的有效热导率理论值为10.753和1.035W/(m·K).研究分析表明,理论计算与所获得的实验数据一致.介孔硅极低的热导率使其作为一种良好的热绝缘材料有望广泛应用于微传感器和微电子机械系统中.     

用于X射线闪烁屏的硅微通道阵列整形技术

为制备用于X射线闪烁屏的高开口面积比硅微通道阵列,研究了四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液温度和质量分数对硅(100)晶面和(110)晶面腐蚀速率的影响.通过金相显微镜观测硅微通道端面尺寸并计算腐蚀速率,分析了硅(100)晶面和(110)晶面腐蚀速率比对硅微通道阵列孔形的影响,探讨了TMAH溶液温度和质量分数与硅微通道阵列开口面积比的关系.研究表明,硅(100)晶面和(110)晶面的腐蚀速率比是影响硅微通道阵列开口面积比的主要因素.当硅(100)晶面与(110)晶面腐蚀速率比大于√2时,得到具有高开口面积比的正方形硅微通道阵列.使用质量分数为1％的TMAH溶液在40℃的溶液温度下,制备出开口面积比大于81％的正方形硅微通道阵列.通过高温填充CsI (TI)制备出基于硅微通道的X射线闪烁屏,X射线成像结果表明通道整形技术有助于提高闪烁屏的性能.     

Al膜的微孔阵列湿法腐蚀技术研究

微通道板(Microchannel Plate,MCP)是像增强器中实现电子倍增的关键器件。以硅为基体制备的微通道板相对于传统的微通道板在性能方面有很大的提高。在对硅进行反应离子深刻蚀(DRIE)前,需要对充当掩蔽层的金属铝膜进行湿法腐蚀。对于掩模图形为孔径10 m、孔间距5 m的大面阵的微孔阵列,在腐蚀过程中,微孔孔径较小导致溶液对流困难且反应生成物H2极易吸附在反应界面上,影响反应物质的输送和化学反应的进行。如果腐蚀参数不合适,阵列式微孔图形会出现随机腐蚀、不完全腐蚀、过腐蚀等现象。通过加入表面活性剂,减小溶液中表面应力,可以促使反应物H2排出。同时通过逐一控制变量,研究了腐蚀液浓度、腐蚀液温度和腐蚀时间对腐蚀结果的影响。结果表明,腐蚀速率与腐蚀液浓度、腐蚀液温度成正比。通过参数优化,得到了最佳的腐蚀参数。此时图形完整,尺寸准确,解决了微孔阵列的图形化问题。     

基于半导体工艺制备碳纳米管阴极图形阵列

提出一种成本低、简单易行的碳纳米管图形阵列制备技术。首先在硅基底上采用热解工艺生长碳纳米管(CNT)阴极,再用光刻腐蚀法制备阴极图形阵列。研究了掩模精度及腐蚀液的浓度对图形阵列的影响,对所得到的图形样品进行XPS分析表明,图形腐蚀彻底、图形边沿轮廓清晰;以二极管结构FED测试场发射性能知:该阴极开启场1.5V/μm;在电场强度为2.0V/μm下,电流密度为58mA/mm2,发光亮度高达450cd/m2。     

电流模式DC-DC自适应斜坡补偿的设计与实现

为了改进电流模式DC-DC固有不稳定性的补偿方法,本文提出了一种可以兼顾稳定性、带载能力、转换点抖动的自适应斜坡补偿方法。基于对电流环路的分析,通过检测输出电压与输入电压,转化为自适应的斜坡补偿电流,优化了电流环路的补偿方法。该方法提高了补偿的精确性,消除了过补偿以及传统斜坡补偿的带载能力与抖动问题。设计电路在一款基于0.35 m CMOS工艺的电源芯片中进行了验证,测试结果表明,电源电压为5V、占空比从10%~100%的调节过程中,电流限制阈值恒定,系统启动与工作状态稳定。     

A preliminary study of SF6 based inductively coupled plasma etching techniques for beta gallium trioxide thin film

Beta phase Gallium trioxide (β-Ga₂O₃) thin film was grown by metal organic chemical vapor deposition technology. Mixture gases of SF₆ and Ar were used for dry etching of β-Ga₂O₃ thin film by inductively coupled plasma (ICP). The effect of SF₆/Ar (etching gas) ratio on etch rate and film etching damage was studied. The etching rate and surface roughness were measured using F20-UN thin film analyzer and atomic force microscopy showing that the etching rate in the range between 30 nm/min and 35 nm/min with an improved surface roughness was obtained when the reactive mixed gas of SF₆/Ar was used. The analysis of X-ray diffraction and transmission spectra further confirmed the non-destructive crystal quality. This work demonstrates that the properly proportioned mixture gases of SF₆/Ar is suitable for the dry etching of β-Ga₂O₃ thin film by ICP and can serve as a guide for future β-Ga₂O₃ device processing.     

铁镍合金在硝酸钠溶液中的激光化学刻蚀

利用氩离子激光,在较低的激光功率下,对铁镍合金(Ni=52％)在硝酸钠溶液中的激光化学刻蚀作了研究,给出了刻蚀速率与激光功率和溶液浓度之间的关系曲线,分析了刻蚀的机理。     

两步刻蚀多晶硅提高图形陡直度

微电子机械系统中关键工艺之一就是刻蚀出高深宽比的图形。本文对掺磷多晶硅反应离子刻蚀（ＲＩＥ）进行了研究,采用两步刻蚀工艺,ＳＦ６,ＣＦ４,Ｃｌ２ＣＦ三种气体组合,从原来４５度的各向同性刻蚀提高到７３度以上的各向异性蚀。射频功率３９０瓦时,刻蚀速率每分钟２００ｎｍ。对３．５微米厚的多晶硅,刻蚀时间在２０分钟左右,基本上达到要求。     

Plasma etching of copper films at low temperature

Experimental verification of a low temperature (<20 °C), reactive plasma etch process for copper films is presented. The plasma etch process, proposed previously from a thermochemical analysis of the Cu-Cl-H system, is executed in two steps. In the first step, copper films are exposed to a Cl₂ plasma to preferentially form CuCl₂, which is volatilized as Cu₃Cl₃ by exposure to a H₂ plasma in the second step. Plasma etching of thin films (9 nm) and thicker films (400 nm) of copper has been performed; chemical composition of sample surfaces before and after etching has been determined by X-ray photoelectron and flame atomic absorption spectroscopies.     

散热结构拓扑优化目标函数适用性讨论

利用光刻胶作刻蚀掩模对半导体样品进行感应耦合等离子体干法刻蚀时发现光刻胶掩模在刻蚀后表面出现凸起和孔洞等异常现象, 等离子体会透过部分孔洞对样品表面产生刻蚀损伤。利用探针式表面轮廓仪和激光共聚焦显微镜对这些异常现象进行了分析, 认为是刻蚀时等离子体气氛中的紫外线对作为掩模的光刻胶进行了曝光作用而释放出一定量的氮气, 从而在光刻胶内外形成了压强差而使光刻胶局部表面产生微凸起; 当光刻胶的强度无法阻止内部氮气的膨胀时, 则会发生类似爆炸的效果, 在光刻胶表面形成孔洞状缺陷, 导致掩模保护作用的失效。     

GaAs和InP基HFET工艺中的选择腐蚀技术

综合了 Ga As和 In P基 HFET工艺中的选择腐蚀技术的有关报道 ,重点介绍了应用 ICP设备和气体组合 BCl3+ SF6 进行异质结材料组合的干法腐蚀实验 ,腐蚀后在显微镜和扫描电镜下观察窗口平整干净、作迁移率测试等与湿法腐蚀的片子相比较没有看出差别 ,适宜用于器件工艺。     

Etching of mesa structures in HgCdTe

Mesa structures were etched in HgCdTe using different Br₂/HBr/Ethylene glycol (EG) formulations. Etch rate and degree of anisotropy (A) were studied in detail for all of the combinations. Addition of EG to the conventional etchant gave A>0.5, with controllable etch rates. Optimum etchant composition was determined to be 2% Br₂ in a 3:1 mixture of EG:HBr. This composition resulted in a good anisotropy factor of ∼0.6 and a reasonably optimum etch rate of ∼2.5 μm/min, with rms surface roughness of ∼2 nm. Kinetics of the etching reaction have also been studied for the optimum etchant concentration and an etching mechanism has been proposed.     

ICP刻蚀技术在MEMS器件制作中的应用

简单介绍了ICP刻蚀系统和刻蚀原理。通过实验分析了ICP刻蚀SiO2和Cr时,刻蚀速率随相关工艺参数变化而变化的几点规律。同时给出了用ICP刻蚀出的MEMS传感器Si基腔的表面形貌图和Cr电阻的显微镜照片。     

蚀刻在PCB生产中应用和工艺控制

本文以实验的方法确定蚀刻速度与各参数的关系,控制蚀刻质量的精确度,减少蚀刻过程中侧蚀现象,并详细介绍喷琳蚀刻液在复杂三维曲面上制作精细图形的工艺过程,阐述了在工艺操作过程中应注意的诸多因素,制作精细线宽/间距精度达到2mil/2mil。     

Investigations on Electrode-Less Wet Etching of GaN Using Continuous Ultraviolet Illumination

Dry etching of GaN-based devices can introduce damage onto exposed layers of the semiconductor. In this paper, electrode-less wet etching of nominally undoped GaN is investigated in terms of light intensity, solution concentration, and mask geometry in order to determine the conditions required to obtain smooth surface morphologies. Using the results, surfaces were etched with a root-mean-squared (RMS) surface roughness of 1.7 nm. Furthermore, the etch selectivity is used to gain access to buried p-type layers allowing n-p diodes to be fabricated. Contact resistances to the exposed p-type layers were found to be superior to those obtained by dry etching.