Pyrex玻璃的湿法刻蚀研究

对Pyrex 7740玻璃的湿法刻蚀工艺进行了研究。实验中采用了几种不同的材料(光刻胶、Cr／Au、TiW／Au)作为刻蚀玻璃的掩膜，通过实验发现TiW／Au掩膜相对目前比较常用的Cr／Au掩膜有很多优点，如减少了玻璃的横向腐蚀，增加了深宽比，刻蚀图形边缘更加平滑等。还研究了腐蚀液成分配比对刻蚀结果的影响，发现刻蚀速率随HF浓度的增加而增加，且在HF浓度一定时，加入少量HNO3可以明显提高刻蚀速率。本文的实验结果对一些MEMS器件特别是微流体器件的制作有一定参考作用。     

Pyrex7740玻璃深刻蚀研究

研究了以TiW/Au为掩膜,在氢氟酸以及氢氟酸加硝酸溶液中Pyrex7740玻璃的湿法深刻蚀现象。实验发现,在氢氟酸中玻璃的刻蚀速率随溶液温度及浓度的升高而升高,室温下纵/横向侧蚀比最小。在氢氟酸中加入少量硝酸后可以提高其刻蚀速率,当硝酸含量为10%时,刻蚀速率可以提高两倍左右。利用上述结果,实现了用一层TiW/Au掩膜制作多种不同深度的玻璃坑槽结构,为玻璃上不同深度沟道制作提供了一种新的方法。     

PYREX玻璃湿法凹槽腐蚀研究

在玻璃上刻蚀凹槽作为腔体,是半导体制造工艺中一个新方法。本文讨论了玻璃湿法腐蚀的工艺方法,通过清洗、涂胶、光刻、腐蚀等工艺的反复实验,分析了涂胶厚度与甩胶速率的关系,腐蚀深度随腐蚀时间的变化情况,并总结出玻璃刻蚀过程中的重要参数和注意事项。     

DM308玻璃对改善Pyrex玻璃在可伐合金表面开裂的影响

研究了在可伐合金与Pyrex玻璃之间引入DM308玻璃层对改善Pyrex玻璃在可伐合金表面开裂的影响。结果表明,采用涂覆的方法可以引入约200μm厚的DM308玻璃,而采用加热玻坯的方法可以引入较厚(2 mm)的DM308玻璃。在Pyrex玻璃和可伐合金之间引入DM308玻璃过渡层可以解决Pyrex玻璃开裂的问题,但是引入的DM308玻璃需要一定的厚度(约2 mm),而且在950℃下的热处理时间不得超过30 min。     

用于MEMS的硅湿法深槽刻蚀技术研究

针对用于MEMS的硅湿法深槽刻蚀技术,对KOH腐蚀液的配方、掩蔽技术等关键技术进行了研究,获得了优化的KOH腐蚀条件;利用该技术,成功地刻蚀出深度高达315μm、保护区域完好的深槽。为硅基MEMS体加工获得微机械结构提供了一个好方法。     

HCl/HF/CrO3溶液对 InGaAs/InGaAsP的选择性湿法刻蚀--应用于楔形结构的制备

利用动态掩膜湿法腐蚀技术,研究了HCl/HF/CrO3溶液对与InP衬底晶格匹配的InxGa1-xAs1-yPy(y=0,0.2,0.4,0.6)材料的腐蚀特性.对于HCl(36wt%)/HF(40wt%)/CrO3(10wt%)的体积比为x∶0.5∶1的溶液,随着x由0增加到1.25,相应的腐蚀液对In0.53Ga0.47As/In0.72Ga0 28As06P0.4的选择性由42.4降到1.4;通过调节腐蚀液的选择性,在In072Ga0.28As06P0.4外延层上制备出了倾角从1.35°到35.9°的各种楔形结构;当x为0.025和1.25时,相应的In0.72Ga0.28As0.6P0.4腐蚀表面的均方根粗糙度分别为1.1nm和1.6nm.还研究了溶液的组分与InxGa1-xAs1-yPy(y=0,0.2,0.4)的腐蚀速率间的关系,并对腐蚀机理进行了分析.     

HCl/HF/CrO3溶液对InGaAs/InGaAsP的选择性湿法刻蚀——应用于楔形结构的制备

利用动态掩膜湿法腐蚀技术，研究了HCl/HF/CrO3溶液对与InP衬底晶格匹配的InxGa1－xAs1－yPy(y=0,0.2,0.4,0.6)材料的腐蚀特性．对于HCl(36wt%)/HF(40wt%)/CrO3(10wt%)的体积比为x∶0.5∶1的溶液，随着x由0增加到1.25，相应的腐蚀液对In0.53Ga0.47As/In0.72Ga0.28As0.6P0.4的选择性由42.4降到1.4；通过调节腐蚀液的选择性，在In0.72Ga0.28As0.6P0.4外延层上制备出了倾角从1.35°到35.9°的各种楔形结构；当x为0.025和1.25时，相应的In0.72Ga0.28As0.6P0.4腐蚀表面的均方根粗糙度分别为1.1nm和1.6nm．还研究了溶液的组分与InxGa1－xAs1－yPy(y=0,0.2,0.4)的腐蚀速率间的关系，并对腐蚀机理进行了分析．     

HF/CrO3溶液对AlGaAs的选择性湿法刻蚀应用于楔型结构的制备

利用动态掩膜腐蚀技术,研究了HF/CrO3腐蚀液对各种不同组分的AlxGa1-xAs(x＝0.3,0.5,0.65)的腐蚀速率及腐蚀表面形貌.随着HF(48wt%)/CrO3(33wt%)的体积比由0.01变化到0.138,相应的腐蚀液对Al0.8-Ga0.2As/Al0.3Ga0.7As的选择性由179降到8.6;通过调节腐蚀液的选择性,在Al0.3Ga0.7As外延层上制备出了倾角从0.32°到6.61°的各种斜面.当HF(48wt%)/CrO3(33wt%)的体积比为0.028时,Al组分分别为0.3、0.5和0.65时,相应的腐蚀表面的均方根粗糙度为1.8、9.1和19.3nm.另外,还分析了腐蚀机理与腐蚀表面形貌之间的关系.     

HF/CrO3溶液对AlGaAs的选择性湿法刻蚀应用于楔型结构的制备

利用动态掩膜腐蚀技术,研究了HF/CrO3腐蚀液对各种不同组分的AlxGa1-xAs(x＝0.3,0.5,0.65)的腐蚀速率及腐蚀表面形貌.随着HF(48wt%)/CrO3(33wt%)的体积比由0.01变化到0.138,相应的腐蚀液对Al0.8-Ga0.2As/Al0.3Ga0.7As的选择性由179降到8.6;通过调节腐蚀液的选择性,在Al0.3Ga0.7As外延层上制备出了倾角从0.32°到6.61°的各种斜面.当HF(48wt%)/CrO3(33wt%)的体积比为0.028时,Al组分分别为0.3、0.5和0.65时,相应的腐蚀表面的均方根粗糙度为1.8、9.1和19.3nm.另外,还分析了腐蚀机理与腐蚀表面形貌之间的关系.     

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。     

半导体激光器阵列隔离槽的湿法腐蚀

研究了几种腐蚀液对半导体激光器阵列外延材料的腐蚀过程,其中HF(40%)/CrO3(33wt%)腐蚀液比较适合,用扫描电子显微镜(SEM)对其腐蚀情况进行了分析,并给出了利用这种腐蚀液进行腐蚀的半导体激光器阵列隔离槽的图像.通过调节HF/CrO3腐蚀液的体积比(从0.02到0.2),确定了AlxGa1-xAs组分渐变材料的腐蚀条件(室温23℃,腐蚀时间4min)以及最佳配比(体积比为0.1).利用这种腐蚀液得到的腐蚀图形可以满足激光器阵列的要求.     

半导体激光器阵列隔离槽的湿法腐蚀

研究了几种腐蚀液对半导体激光器阵列外延材料的腐蚀过程,其中HF(40 %) /CrO3 (33wt%)腐蚀液比较适合,用扫描电子显微镜(SEM)对其腐蚀情况进行了分析,并给出了利用这种腐蚀液进行腐蚀的半导体激光器阵列隔离槽的图像.通过调节HF/CrO3 腐蚀液的体积比(从0 0 2到0 2 ) ,确定了AlxGa1-xAs组分渐变材料的腐蚀条件(室温2 3℃,腐蚀时间4min)以及最佳配比(体积比为0 1) .利用这种腐蚀液得到的腐蚀图形可以满足激光器阵列的要求.     

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.     

各向异性腐蚀表面粗糙度的"应力模型"

微电子机械系统(MEMS)关键的体加工工艺——各向异性腐蚀的样品表面会出现一定程度的不平面貌，针对这一现象提出了“应力模型”，用来解释腐蚀后表面粗糙度出现的物理机制，对表面激活能、腐蚀液激活能等物理概念进行了分析，提出了腐蚀表面粗糙度的计算公式，解释了各向异性腐蚀与表面形貌相关的实验现象。     

KOH各向异性腐蚀中预处理对硅表面粗糙度的影响

通过实验研究表明:不同预处理方法对KOH腐蚀后硅片表面粗糙度的影响不同,分别用35℃的BOE(7:1氟化铵腐蚀液)、常温BOE、10:1 HF、50:1 HF含HF成分的腐蚀液对硅片进行预处理,再和未做预处理的硅片在同等条件下进行KOH腐蚀,实验结果发现预处理后硅片表面粗糙度比未做处理的硅片表面粗糙度增加约1 nm左右,即经过含HF成分的腐蚀液预处理后的硅片再进行KOH腐蚀,其表面粗糙度将变差.     

XeCl准分子激光精细刻蚀金刚石和玻璃的实验研究

研究了XeCl激光精细刻蚀玻璃、金刚石等材料的能流阈值和单脉冲能流密度、激光脉冲重复频率等激光参数对单脉冲刻蚀深度的影响，并与理论计算结果进行了比较，为XeCl激光在该加工领域的实际应用提供了实验数据和理论依据。     

石英玻璃刻蚀浅锥孔阵列的工艺研究

介绍了石英玻璃刻蚀浅锥孔的制备方法。通过紫外接触式光刻系统在石英玻璃上形成光刻胶浅锥孔阵列图案,用电感耦合反应离子刻蚀机(ICP-RIE)进行刻蚀。研究了光刻参数和蚀刻参数(气体流量、气体成分、腔压、ICP功率和偏置功率)对石英玻璃的刻蚀性能、表面轮廓、蚀刻速率和侧壁倾角的影响。结果表明:刻蚀气体种类对石英浅锥孔阵列刻蚀效果有显著影响,CF₄和Ar的组合气体所刻蚀的石英锥孔阵列的效果最佳,随着CF₄气体流量比的增加,石英刻蚀倾角先降低后又小幅增加,当刻蚀气体(CF₄∶Ar)流量比在5∶3时,石英刻蚀速率为0.154μm/min,光刻胶刻蚀速率为0.12μm/min,得到的石英浅锥孔倾角最倾斜。在其他刻蚀参数一定的情况下,ICP功率由600W升高至800W,石英刻蚀速率大幅降低,聚合物的沉积成为刻蚀工艺的主导;刻蚀石英的粗糙度R_q随着ICP功率的降低明显增加;RF功率升高时刻蚀石英的速率增加,R_q值增加后又降低,当RF功率升高至200W时,光刻胶发生碳化现象。可为石英玻璃微器件的制备提供工艺参考。     

钠钙玻璃微流管道的厚胶湿法腐蚀工艺优化

为了克服石英玻璃和Pyrex 7740玻璃制作微流管道价格昂贵、工艺流程复杂等缺点,利用普通钠钙玻璃为基质、正光刻胶AZ4620为掩膜牺牲层,提出了一种高效、快速、低成本的微流管道制作方法.该方法优化了腐蚀工艺的关键参数,解决了光刻胶与玻璃的粘附性、光刻胶在腐蚀液中的耐受时间等问题.试验腐蚀深度达到80μm,最小特征尺寸小于50 μm,微流管道侧壁陡直度小于100°,底部平整度误差小于±1.5 μm,制作周期仅需4h左右.