Cl2/Ar感应耦合等离子体刻蚀Si工艺研究

采用Cl2/Ar感应耦合等离子体（ICP）对单晶硅进行了刻蚀,工艺中用光刻胶作掩膜。研究了气体组分、ICP功率和RF功率等工艺参数对硅刻蚀速率和硅与光刻胶刻蚀选择比的影响,同时还研究了不同工艺条件对侧壁形貌的影响。结果表明,由于物理刻蚀机制和化学刻蚀机制的相对强度受到混合气体中Cl2和Ar比例的影响,硅刻蚀速率随着Ar组分的增加而降低,同时选择比也随之降低。硅刻蚀速率随着ICP功率的增大先增大继而减小,选择比则成上升趋势。硅刻蚀速率和选择比均随RF功率的增大单调增大。在Cl2/Ar混合气体的刻蚀过程中,离子辅助溅射是决定硅刻蚀效果的重要因素。同时,文中还研究分析了刻蚀工艺对于微槽效应和刻蚀侧壁形貌的影响,结果表明,通过提高ICP功率可以有效减小微槽和平滑侧壁。进一步研究了SiO2掩膜下,压强改变对于硅刻蚀形貌的影响,发现通过降低压强,可以明显地抑制杂草的产生。     

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。     

金薄膜的反应离子刻蚀工艺研究

采用反应离子刻蚀（RIE）工艺对金薄膜进行了干法刻蚀研究,得到了刻蚀速率随两极间偏压、气体压强和气体成分等因素变化的规律。试验结果表明,刻蚀速率随偏压的增加而增大;当压强增加时,刻蚀速率先增加后减小;不同种类的气体对刻蚀速率影响较大;刻蚀时间与刻蚀厚度在一定范围内成正比。另外,找到了控制刻蚀过程均匀性和选择比的方法。     

氮化硅的ECCP刻蚀特性研究

本文对氮化硅的增强电容耦合等离子刻蚀进行研究,为氮化硅刻蚀工艺的优化提供参考。针对SF_6+O_2气体体系,通过设计实验考察了功率、压强、气体比、氦气等对刻蚀速率和均一性的影响,并对结果进行机理分析和讨论。实验结果表明:功率越大,刻蚀速率越大,与源极射频电力相比,偏置射频电力对刻蚀速率的影响更为显著;压强增大,刻蚀速率增大,但压强增大到一定程度后,刻蚀速率基本不变,刻蚀均匀性随着压强增大而变差;在保证SF_6/O_2总流量保持不变下,O_2的比例增大,刻蚀速率先增大后减小,刻蚀均匀性逐步变好;He的添加可以改善刻蚀均匀性,但He的添加量过多时,会造成刻蚀速率降低。     

ICP刻蚀GaP研究及对LED性能的影响

深入研究了GaP材料在高密度感应耦合等离子体刻蚀系统中刻蚀选择比和刻蚀速率随刻蚀系统的源功率、射频功率、腔室压强的变化规律,即通过改变其中一个参数而保持其它参数不变来得出变化规律;同时将刻蚀GaP材料应用到红光LED制作,即电流阻挡层和表面粗化这两种工艺中,通过大量试验,得到了刻蚀形貌和最优的刻蚀条件,制作阻挡层的最优条件为:BCl3流量比为3/1,ICP功率为600W,RF功率为100W,腔室压强为1.0×10-2Pa;表面粗化时只用BCl3气体刻蚀,表面粗化后LED的光强提高了30%。     

SiC ICP背面通孔刻蚀研究

介绍了利用ICP设备,使用SF6基气体对4H-SiC衬底进行背面通孔刻蚀的技术。研究了金属刻蚀掩模、刻蚀气体中O2含量的变化、反应室压力、RF功率和ICP功率等各种条件对刻蚀结果产生的影响,重点对刻蚀气体中O2含量和反应室压力两个条件进行了优化。通过对刻蚀结果的分析,得出了适合当前实际工艺的优化条件,实现了厚度为100μm、直径为70μm的SiC衬底GaN HEMT和单片电路的背面通孔刻蚀,刻蚀速率达700nm/min,SiC和金属刻蚀选择比达到60∶1。通过对工艺条件的优化,刻蚀出倾角为75°～90°的通孔。     

"自上而下"法制备高性能GaN纳米线阵列

针对自下而上生长GaN纳米线的尺寸、形态、取向不易控制的问题,文中采用自上而下刻蚀的方法来制备GaN纳米线材料。以图形化的金属Ni作为掩膜对GaN进行ICP刻蚀,系统研究了刻蚀参数,主要是ICP功率以及RF功率对GaN纳米线形貌以及拉曼、PL光谱的影响,同时也对比了干法刻蚀后,有无湿法处理的影响。研究发现,当ICP功率为1 000 W,RF功率为100 W时,GaN纳米线的拉曼和PL光谱强度较大,表明此功率下刻蚀的纳米线损伤较小。经过KOH浸泡30 min后,GaN纳米线的形貌得到了改善,拉曼和PL光谱强度均优于单纯的干法刻蚀,为下一步器件的制备提供了良好的材料基础。     

6H-SiC体材料在SF_6/O_2混合气体中的ICP刻蚀

采用SF6/O2作为刻蚀气体,对单晶6H-SiC材料的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺进行了研究。分析了ICP功率、偏置电压、气体混合比等工艺参数对刻蚀速率和刻蚀质量的影响。结果表明,刻蚀速率随着ICP功率及偏置电压的增大而提高,刻蚀表面质量随偏置电压及O2的含量的增大而降低,而ICP功率的变化对刻蚀质量影响不大。混合气体中O2含量为20%时刻蚀速率达到最大值,同时加入氧气后形成易于充电的SiFxOy中间层,从而促进了微沟槽的形成。     

GaN/SiO_2刻蚀选择比的研究

在干法刻蚀GaN时使用SiO2作为掩蔽物,为了在较快的GaN刻蚀速率下获得良好的GaN/SiO2刻蚀选择比,使用电感耦合等离子刻蚀机(ICP),运用Cl2和Ar作为刻蚀气体,改变ICP功率、直流自偏压、气体总流量、气体组分等工艺条件,并讨论了这些因素对GaN/SiO2刻蚀选择比以及对GaN刻蚀速率的影响。实验结果获得了GaN在刻蚀速率为165nm/min时的GaN/SiO2选择比为8∶1。设备验收时GaN刻蚀速率为70nm/min,GaN/SiO2选择比为3.5∶1,可以应用于实际生产。     

利用CH4/H2/Ar及Cl2高密度等离子体对InSb的高速率刻蚀研究（英文）

利用感应耦合等离子体(ICP)进行了InSb刻蚀研究。为了实现高的刻蚀速率同时保证光滑的刻蚀表面,研究中在CH4/H2/Ar气氛中引入了Cl2。研究发现,对InSb的刻蚀速率随Cl2含量及ICP功率的升高而线性增加。当Cl2含量增加到超过12%或ICP功率大于900 W时,刻蚀表面变得粗糙,而易引起刻蚀损伤的直流偏压随ICP功率的升高而降低。此现象归因于刻蚀副产物InCl3在样品表面的聚集进而妨碍均匀刻蚀反应所致。当样品温度从20℃提高到120℃,刻蚀速率及表面粗糙度无明显变化。通过试验研究,实现了对InSb的高速率、高垂直度刻蚀,刻蚀速率大于500 nm/min,对SiO2掩模刻蚀选择比大于6,刻蚀表面光洁,刻蚀垂直度可达80°。     

High-density plasma etch selectivity for the III–V nitrides

High-density plasma etching has been an effective patterning technique for the group-III nitrides due to ion fluxes which are 2–4 orders of magnitude higher than more conventional reactive ion etch (RIE) systems. GaN etch rates exceeding 0.68 μm/min have been reported in Cl₂/H₂/Ar inductively coupled plasmas (ICP) at −280 V dc-bias. Under these conditions, the etch mechanism is dominated by ion bombardment energies which can induce damage and minimize etch selectivity. High selectivity etch processes are often necessary for heterostructure devices which are becoming more prominent as growth techniques improve. In this study, we will report high-density ICP etch rates and selectivities for GaN, AlN, and InN as a function of plasma chemistry, cathode rf-power, ICP-source power, and chamber pressure. GaN:AlN selectivities >8:1 were observed in a Cl₂/Ar plasma at 10 mTorr pressure, 500 W ICP-source power, and 130 W cathode rf-power, while the GaN:InN selectivity was optimized at 6.5:1 at 5 mTorr, 500 W ICP-source power, and 130 W cathode rf-power.     

基于ICP刻蚀GaN选择比的研究

在干法刻蚀GaN时使用AZ-4620作为掩膜层,为了在较快的GaN刻蚀速率下获得良好的GaN/AZ-4620刻蚀选择比,使用电感耦合等离子刻蚀机（ICP）,运用Cl2和BCl3作为刻蚀气体,改变气体总流量、直流自偏压、ICP功率、气体组分等工艺条件,并讨论了这些因素对GaN/AZ-4620刻蚀选择比以及对GaN刻蚀速率的影响。实验结果获得了GaN在刻蚀速率为225nm/min时的GaN/AZ-4620选择比为0.92,可以应用于实际生产。     

ICP刻蚀GaN侧壁倾角以及刻蚀速率的控制

深入研究了Cl2基气体电感耦合等离子体(ICP)刻蚀系统对于GaN材料侧壁倾角的控制以及刻蚀速率的影响。通过调整ICP离子源功率、射频功率、气体流量、腔室压力等参数,经实验验证,实现了从23°～83°侧壁倾角的大范围工艺控制,为GaN基器件工艺提供了有益指导。     

ECCP干法刻蚀条件下的TFT基板绝缘层过孔腐蚀的改善

过孔搭接失效一直是TFT-LCD行业中重点改善的不良之一。为了解决该不良,本文分析了不同刻蚀模式(ICP和ECCP)对过孔形貌的影响,利用四因子法研究ECCP模式刻蚀参数(压力、偏置/源极射频功率及O_2/SF_6气体比例)对刻蚀速率和均一性的影响,并得出ECCP过孔改善的最佳刻蚀参数。结果表明:ECCP模式下,氮化硅刻蚀过程中物理轰击对GI截面的下沿与Cu接触区域形成损伤后产生的缺陷,是诱发过孔腐蚀的主要因素,ICP模式无腐蚀。反应腔压力增大刻蚀速率增大,均一性下降;偏置射频功率增大,速率增大,均一性提高;源极射频功率增大,速率变化小,均一性下降;O_2/SF_6气体比例对速率影响小,O_2含量越高,均一性越高。为达到PR胶保护GI下沿截面的目的,反应压力增大到1.7Pa,偏置射频功率减小到30kW,源极功率增加到30kW,O_2/SF_6气体保持比例1∶1后,增加了氮化硅的刻蚀量,减小PR胶的内缩量,避免物理溅射表面损伤;同时刻蚀速率达到750nm/s,均一性达到10%,腐蚀发生率为10%～0,使ECCP刻蚀模式对过孔的腐蚀影响得到有效解决。     

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.     

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。