等离子刻蚀铬膜的研究

本文叙述等离子刻蚀铬膜的基本原理,用空气携带四氯化碳为气源,在高频电场作用下产生等离子体.实验证明,该等离子体能有效地刻蚀铬膜,获得较理想的微细图形.     

等离子体表面处理技术

使用气体等离子的表面处理技术,在半导体工业中是最新的技术革新的重要成果之一,它使半导体元件,半导体集成电路的制造工艺有可能采用干式法,从这个意义上讲,我们把使用气体等离子体的表面处理技术一般称为干式处理技术.干式处理技术就是形成绝缘体、半导体、金属膜的、微细的、精度高的图形以及半导体基片表面清洗的一种技术.广义的干式处理技术已知有离子束磨、射频溅射、反应性离子刻蚀、等离子体刻蚀、等离子体剥离等.     

ICP技术在化合物半导体器件制备中的应用

介绍了ICP刻蚀工艺技术原理和在化合物半导体器件制备中的应用,包括ICP刻蚀技术中的低温等离子体的形成机理、等离子体与固体表面的相互作用等,并对影响ICP刻蚀结果的因素进行了分析.研究了不同的工艺气体配比、腔体工作压力、ICP源功率和射频源功率对刻蚀的影响,并初步得到了一种稳定、刻蚀表面清洁光滑、图形轮廓良好、均匀性较好和刻蚀速率较高的干法刻蚀工艺.     

刻蚀技术的进展

1.前言 刻蚀技术是这样一种工艺,即在硅片之类的基板表面涂敷感光膜或者光致抗蚀剂,在其上面复制微细图形,并通过显影处理残留适应图形微细形状的光致抗蚀剂。把这种光致抗蚀图作为保护层,实施基板表面的蚀刻和有选择添加杂质等的加工工序,利用这种技术能制作微细器件和电路。因此,刻蚀技术是决定集成电路微细尺寸首要的基础技术。     

铁电PbZr_(0.53)Ti_(0.47)O_3薄膜的磁增强反应离子刻蚀

采用磁增强反应离子刻蚀（ＭＥＲＩＥ）工艺获得了铁电ＰｂＺｒ０５３Ｔｉ０４７Ｏ３（ＰＺＴ）薄膜的微细图形．研究了用ＣＨＦ３气体在不同射频功率和气体流量下ＰＺＴ薄膜、Ｐｔ和ＡＺ１４５０Ｊ光刻胶的刻蚀速率以及刻蚀选择性的实验规律．原子力显微镜（ＡＦＭ）结果表明,获得的ＰＺＴ薄膜图形具有较高的各向异性．化学分析电子能谱（ＥＳＣＡ）结果表明,在ＣＨＦ３等离子体中Ｐｔ表面形成了一层碳氟聚合物薄膜,它对Ｐｔ的刻蚀起到钝化和保护的作用,并且最后可以在３００℃热处理３０ｍｉｎ被消除．     

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。     

感应耦合等离子体干法刻蚀中光刻胶掩模的异常性

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.     

利用氟化气体和氧气的混和物进行SiC薄膜的反应离子刻蚀

本文研究了在ＳＦ＿６、ＣＢｒＦ＿３和ＣＨＦ＿３与氧相混合的几种氟化气体等离子体中，ＳｉＣ薄膜反应离子刻蚀（ＲＩＥ）的深度。通过监测射频等离子体的光发射谱及产生等离子体的直流偏压来研究刻蚀机理。为了更精确地定量分析刻蚀工艺，使用氩光能测定技术使等离子发射强度转换为相应的等离子物质浓度。为获得选择性的ＳｉＣ－Ｓｉ刻蚀及ＳｉＣ薄膜的各向异性图形，对等离子体条件，如气体混合物的构成、压力和功率进行了研究。首次采用ＣＢｒＦ＿３／７５％Ｏ＿２和ＣＨＦ＿３／９０％Ｏ＿２，在等离子条件为２００Ｗ，２０ｓｃｃｍ，２０ｍｔｏｒｒ时，得到了ＳｉＣ：Ｓｉ的刻蚀速率的比值大于１。最好的各向异性截面是在ＲＩＥ方式下，采用ＣＨＦ＿３气体获得的。一个约－３００Ｖ的直流偏压临界值，对于ＳｉＣ刻蚀速率的限制区域分为化学和物理控制。对于所有气体，均在刻蚀后的ＳｉＣ膜上发现了富碳的表面。氟化气体中ＳｉＣ的刻蚀机理可从加载实验、表面分析及其他刻蚀现象中推断出来。文中给出了碳和氧之间发生化学反应的证据，而氟和碳之间发生化学反应的证据却没有观察到。通过实验，提出了一种化学和物理刻蚀相结合的模型。而为理解刻蚀截面，提出了碳保护的机理。     

离子刻蚀技术

在研究抗蚀剂上形成微细图形的刻蚀技术的同时,对真实地复印出所形成微细图形的加工技术进行了研究.其中利用了加速离子的直进性的离于刻蚀法,作为Si片加工工艺全干式化最有希望的方法,此技术正在进行广泛地研究.本文研究了利用离子的直进性和反应性沿单向刻蚀基片的反应离子刻蚀法,并叙述了最近的进展状况和存在的问题.     

微波等离子体刻蚀应用研究

近年来,随着大规模集成电路的发展,微波强磁场产生等离子体的方法已开始应用于微细加工技术领域。本文介绍微波等离子体刻蚀应用的实验结果。     

相变材料等离子体刻蚀的研究进展

首先综述了相变材料等离子体刻蚀技术的研究进展,然后讨论了影响相变材料等离子体刻蚀的主要工艺参数,如线圈功率、腔体气压、偏压、刻蚀气体及气体比例等,进而解释了工艺参数与刻蚀结果的依赖关系。同时采用多种分析手段,对相变材料在等离子体刻蚀工艺中产生的刻蚀损伤进行了分类和表征,并基于该分析结果提出了工艺优化方案。最后总结了相变材料等离子体刻蚀技术的反应机理,相变材料的刻蚀是自发反应与离子辅助化学反应相结合的过程,同时物理溅射与低挥发性产物的离子激发脱附也起着重要的辅助作用。     

溅射腐蚀

目前,以集成电路为代表的微电子学器件用的微细图形,都是由以照相和化学腐蚀相结合的光刻技术制得的。但是随着图形的进一步微细化,在许多情况下要实现高精度的腐蚀很困难。由于水溶液容易使腐蚀表面氧化。化学药品的水溶液又会产生公害,这些构成了化学腐蚀的弱点。一种可以克服化学腐蚀上述弱点的方法是溅射腐蚀。由于这种方法利用离子轰击和活泼的氟化乙稀气体等离子体的化学反应来进行溅射腐蚀的,对于用其它方法很难腐蚀的物质,它都可实现高精度腐蚀,溅射腐蚀的优点是(1)可以对亚微米图形进行极稳定的腐蚀。(2)对铝的腐蚀速度较快。(3)可以腐蚀用化学药品很难腐蚀的二氧化硅和氧化铝等。(4)不会产生公害。溅射腐蚀后的样品表面,经俄歇电子分析没有发现C和Ce原子,这证明腐蚀非常干净,溅射腐蚀用于半导体器件制作工艺最担心的是对器件的损伤,但在制作对轰击损伤非常敏感的MOS器件时,器件的性能同采用化学腐蚀的场合完全相同。溅射腐蚀最有代表性的应用实例是制作集成电路掩膜。它既可满足高密度又可满足高精度的要求,因此是一种腐蚀加工微细图形的有效方法,也必将成为半导体工业中一种不可缺少的重要技术。     

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。     

CVD外延生长SiC薄膜的等离子体图形刻蚀研究

采用等离子体刻蚀工艺 ,以四氟化碳 ( CF4 )和氧气 ( O2 )的混合气体作为刻蚀气体 ,对常压化学气相淀积工艺制备的β- Si C单晶薄膜进行了系统的图形刻蚀研究。结果表明 ,在 Si C薄膜的等离子体图形刻蚀中 ,金属铝 ( Al)是一种很有效的掩模材料 ;可刻蚀出的图形最小条宽为 4μm,图形最小间距为 2μm,并且刻蚀基本为各向同性 ;文中还对影响图形刻蚀质量的一些因素进行了讨论。     

干法刻蚀在亚微米制版中的应用研究

本文简述了当前国内外微细图形加工技术的各种方式;着重介绍了用电子束曝光、氯等离子体刻蚀工艺制作高质量亚微米铬掩摸版的工艺实验及条件选择,应用效果等;还提出了干法刻蚀过程中的安全防护措施及下步工作考虑。     

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。     

利用氟化气体和氧气的混和物进行SiC薄膜的反应离子刻蚀

本文研究了在ＳＦ６，ＣＢｒＦ３和ＣＨＦ３与氧相混合的几种氟化气体等离子体中，ＳｉＣ薄膜反应离子刻蚀（ＲＩＥ）的深度。通过监测射频等离子体的光发射谱及产生等离子体的直流偏压来研究刻蚀机理，为了更精确地定量分析刻蚀工艺，使用氩光能测定技术使等离子发射强度转换为相应的等离子物质浓度。为获得选择性的ＳｉＣ－Ｓｉ刻蚀及ＳｉＣ薄膜的各向异性图形，对等离子体条件，如气体混合物的构成，压力和功率进行了研究。首次采     

基于电感耦合氧等离子体金刚石膜表面修饰的功率优化

采用电感耦合等离子体（ICP）氧等离子体刻蚀金刚石膜,探寻金刚石膜表面处理的方法。通过分析不同ICP射频源功率和不同偏压源功率下的刻蚀速率,研究了金刚石膜刻蚀的机理作用;通过拉曼光谱进行表征,分析刻蚀前后sp2与sp3的含量。结果表明,在ICP氧等离子体刻蚀的过程中,sp3键部分转化为sp2键;刻蚀后表面粗糙度降低;当...     

一种可用于硅刻蚀工艺模拟的三维表面演化算法

针对硅微加工中的刻蚀工艺模拟应用,提出了一种基于点元网格和单位法向最的三维表面演化算法,在形成的连续曲面上,以高斯积分法得到点元步进的单位法向量,实现三维表面的构建与推进.根据典型的刻蚀工艺及其物理模型,该表面演化算法能够用于硅等离子体刻蚀等与表面演化方向相关的工艺模拟.参照简单的各向同性刻蚀,利用该三维算法实现了不同...     

基于金刚石钝化散热的栅区微纳尺度刻蚀研究

片内热积累效应严重制约GaN器件向高功率密度应用发展,金刚石钝化散热结构的GaN器件热管控技术已成为目前研究重点,而金刚石栅区高精度刻蚀和控制是实现该热管理技术应用的关键工艺难点。因此,本文采用电感耦合等离子体（ICP）刻蚀技术,以氮化硅作为刻蚀掩膜,对纳米金刚石薄膜进行栅区微纳尺度刻蚀工艺研究,系统分析了刻蚀气体、组分占比、射频功率等工艺参数对刻蚀速率的影响。结果表明,ICP源功率与氧气流量对刻蚀速率有增强作用,Ar与CF₄的加入对刻蚀过程具有调控作用。最终提出了基于等离子体刻蚀技术的高精度微纳尺度金刚石钝化薄膜刻蚀方法,对金刚石集成GaN器件热管理和金刚石高精度刻蚀技术具有重要的指导意义。