聚酰亚胺微刻蚀加工工艺研究

研究了RIE刻蚀聚酰亚胺的刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度与不同加工工艺参数(包括射频功率、腔室压力、刻蚀气体成分等)之间的相互关系。刻蚀速率与射频功率、腔室压力都呈线性关系,与气体成分的关系是低SF6含量时呈线性,高SF6含量时出现饱和。刻蚀面的粗糙度几乎不受腔室压力的影响,而射频功率高于300 W和低SF6含量时粗糙度会急剧上升。采用腔室压力40 Pa、功率275 W、O2流量80 cm3/min、SF6流量20 cm3/min,通过RIE刻蚀获得了深度为39.5μm的微腔结构,为形成柔性基底空腔以及上悬结构等提供了技术基础。此外,对柔性基底固定技术进行了研究,提出了一种有效固定聚酰亚胺膜的新工艺方法。     

SiC材料的ICP-RIE浅槽刻蚀工艺

介绍了用于SiC器件浅槽制作的ICP-RIE刻蚀原理,选用Cl2/Ar混合气体对SiC材料进行浅槽刻蚀,研究了ICP功率和RIE功率对刻蚀速率、刻蚀后表面粗糙度及刻蚀倾角的影响,得到了刻蚀速率、刻蚀后表面粗糙度及刻蚀倾角随刻蚀功率的变化规律。最终得到了用于SiC器件浅槽刻蚀的最优刻蚀条件。实验结果表明,RIE功率和ICP最优功率配比分别为12和500 W。该刻蚀条件应用于SiC MESFET制备中,进行了多凹槽栅结构的浅槽刻蚀,实现了多凹槽栅结构。不同深度栅凹槽的片内均匀性均达到了4%以内,片间均匀性也达到了5%,工艺稳定性及均匀性均达到了批量生产要求。     

PECVD SiC材料刻蚀技术

通过对PECVD SiC进行不同条件下的反应离子刻蚀(RIE)和电感耦合反应离子刻蚀(ICP)实验研究,提出了使用SF6和He的混合气体进行RIE刻蚀,并讨论了功率和压强分别对刻蚀速率的影响.进一步研究了SiC中H含量对于RIE刻蚀速率的影响,同时验证ICP刻蚀过程中负载效应的存在.     

PECVD SiC材料刻蚀技术

通过对PECVD SiC进行不同条件下的反应离子刻蚀(RIE)和电感耦合反应离子刻蚀(ICP)实验研究,提出了使用SF6和He的混合气体进行RIE刻蚀,并讨论了功率和压强分别对刻蚀速率的影响.进一步研究了SiC中H含量对于RIE刻蚀速率的影响,同时验证ICP刻蚀过程中负载效应的存在.     

PECVD SiC材料刻蚀技术

通过对PECVD SiC进行不同条件下的反应离子刻蚀（RIE）和电感耦合反应离子刻蚀（ICP）实验研究，提出了使用SF6和He的混合气体进行RIE刻蚀，并讨论了功率和压强分别对刻蚀速率的影响. 进一步研究了SiC中H含量对于RIE刻蚀速率的影响，同时验证ICP刻蚀过程中负载效应的存在.     

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.     

EPG 535光刻胶氧离子刻蚀工艺的研究

采用反应离子刻蚀(RIE)技术,对EPG 535光刻胶和碲锌镉(CZT)基体刻蚀工艺进行研究,采用原子力显微镜(AFM)法测试CZT基体刻蚀前后的表面质量,探讨了EPG 535光刻胶刻蚀速率和CZT基体表面粗糙度的影响因素。结果表明,当RF功率为60 W、氧气气压为1.30 Pa、氧气流量为40 cm3/min,光刻胶达到最大刻蚀速率;随着RF功率降低,刻蚀后CZT基体的表面粗糙度降低。实验优化的刻蚀参数为:RF功率40 W、氧气气压1.30 Pa、氧气流量40 cm3/min。     

4H-SiC材料干法刻蚀工艺的研究

鉴于SiC材料具有很强的稳定性以及湿法刻蚀的种种缺点,目前主要使用干法刻蚀来刻蚀SiC材料。但是干法刻蚀后样品表面的粗糙度对器件的性能有一定的影响。针对这一问题,采用电感耦合等离子体-反应离子刻蚀技术,对SiC材料进行SF₆/O₂混合气体和SF₆/CF₄/O₂混合气体的刻蚀,并且探究了压强、ICP功率和混合气体比例对样品表面粗糙度的影响。实验结果表明使用SF₆/O₂混合气体刻蚀后,样品的表面平整度较好。在一定RIE功率条件下,当ICP功率为700 W、压强为20 mT和SF₆/O₂为50/40 sccm时,样品表面的粗糙度最小。     

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     

PZT薄膜的深槽反应离子刻蚀研究

研究了锆钛酸铅(PZT)薄膜的深槽反应离子刻蚀(DRIE)技术。首先,对比了3种工艺气氛条件下(SF6/Ar、CF4/Ar和CHF3/Ar)刻蚀PZT的效果。实验结果表明,3种工艺气氛下,刻蚀速率都随功率的增加而增加。相同功率下,SF6/Ar的刻蚀速率最高;而CHF3/Ar刻蚀PZT的图形形貌最好,对光刻胶的选择比也最好。最后得出了优化的工艺条件为采用CHF3/Ar,射频(RF)功率为160 W,气体流量比为3∶4(CHF3∶Ar=30 cm3/min:40 cm3/min)时,PZT薄膜的刻蚀速率为9 nm/min,光刻胶的选择比为7。     

Low-Dimensional Waveguide Grating Fabrication in GaN with Use of SiCl<Subscript>4</Subscript>/Cl<Subscript>2</Subscript>/Ar-Based Inductively Coupled Plasma Dry Etching

Optimized fabrication of submicron-sized features in gallium nitride (GaN) with the use of inductively coupled plasma (ICP) dry etching, based on SiCl₄/Cl₂/Ar gas mixture, is presented. Dense periodic patterns, i.e., 400-nm-period gratings, were transferred into a gallium nitride waveguide under different etching conditions. ICP power, radiofrequency (RF) power, chamber pressure, and Ar/Cl₂ gas mixing ratio were altered during the experiment. Depths of fabricated grating couplers up to 670 nm were achieved. The most suitable etching conditions are discussed with the assessment based on etching selectivity, scanning electron microscopy (SEM) observation of grating tooth slope, hard-mask erosion process, and etched surface morphology.     

RIE对Ge衬底上制备亚波长结构形貌的影响

利用反应离子刻蚀(RIE)技术在Ge衬底上制备宽波段亚波长结构,研究了不同SF6/O2比例条件下在不同刻蚀时间、压强和射频功率对结构形貌及刻蚀深度的影响,并用SEM对刻蚀图形的表面形貌进行了观察.结果表明,SF6易与衬底发生反应,生成挥发性产物,加速了刻蚀速度.O2的加入生成的钝化膜会增强各向异性刻蚀,减慢了刻蚀速度,对衬底有刻蚀保护作用.增加压强可以增大刻蚀深度,但增加射频功率,刻蚀深度先是增加,达到一定值后下降.选择合适的工艺参数可以获得较为理想的金字塔形结构.     

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。     

InSb红外焦平面器件台面刻蚀工艺研究

传统的湿法腐蚀工艺由于各向同性的特点,象元钻蚀严重,导致器件占空比下降,限制了锑化铟大面阵红外焦平面的发展。基于电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术,以BCl3/Ar为刻蚀气体,研究了不同气体配比、工作压力、RF功率对刻蚀效果的影响,获得了适用于锑化铟焦平面制备工艺的干法刻蚀技术。     

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.     

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.     

ICP刻蚀对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响

采用AZ1500光刻胶作为掩模对GaAs和InP进行ICP刻蚀,研究了刻蚀参数对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响。结果表明,光刻胶的碳化变性与等离子体的轰击相关,压强、ICP功率和RF功率的增加以及Cl2比例的减小都会加速光刻胶的碳化变性,Cl2/Ar比Cl2/BCl3更易使光刻胶发生变性。对于GaAs样品刻蚀,刻蚀气体中Cl2含量越高,刻蚀图形侧壁的横向刻蚀越严重。Cl2/BCl3对GaAs的刻蚀速率比Cl2/Ar慢,但刻蚀后样品的表面粗糙度比Cl2/Ar小。刻蚀InP时的刻蚀速率比GaAs样品慢,且存在图形侧壁倾斜现象。该工作有助于推动在器件制备工艺中以光刻胶作为掩模进行ICP刻蚀,从而提高器件制备效率。