高密度RF等离子体刻蚀工艺直流自我偏压的研究

直流自我偏压作为高密度射频(RF)等离子体刻蚀工艺中的重要电学参数,反映出具有高能量的离子对待刻蚀晶片的轰击效果,后者决定了刻蚀工艺的各向异性、刻蚀速率、选择比及形貌特征等工艺结果。该文以HBr作为刻蚀气体,采用电感耦合等离子体(ICP)金属刻蚀系统针对刻蚀工艺中的直流自我偏压进行研究。研究中分别改变离子源功率、衬底偏压功率、刻蚀压力及HBr气体流量,观察直流自我偏压及其峰值的相应变化规律。实验结果表明,随着离子源功率的升高,直流自我偏压将会轻度降低;升高偏压功率则会显著提升直流自我偏压。刻蚀压力与直流自我偏压呈正比例关系,HBr气体流量的变化及待刻蚀晶片的材质对直流自我偏压无显著影响。     

CCD多晶硅刻蚀技术研究

CCD晶硅刻蚀相比于传统CMOS工艺的多晶硅刻蚀需要多晶硅对氮化硅更高的刻蚀选择比,更长的过刻蚀时间.采用Cl2+He,Cl2+He+O2,Cl2+He+O2+HBr三种工艺气体组分在Lam4420机台进行了多晶硅刻蚀实验,研究了不同气体配比、不同射频功率对刻蚀速率、选择比、条宽、侧壁形貌等参数的影响.通过优化工艺参数,比较刻蚀结果,最终获得了适合于CCD多层多晶硅刻蚀的工艺条件.     

基于梳齿式电容加速度计的深硅刻蚀北大核心

梳齿式电容加速度计对梳齿的形貌有很高的要求,如需要梳齿侧壁具有良好的垂直度和粗糙度等。利用深硅刻蚀机对梳齿结构进行加工需要对刻蚀参数进行分析和调整。以SF_6和C_4F_8为刻蚀气体,设定深硅刻蚀中极板功率、腔室压力、刻蚀/钝化周期、气体流量等工艺参数,着重研究了刻蚀速率、垂直度、粗糙度、光刻胶选择比、均匀性等直接影响刻蚀形貌的几项因素,得到了宽5.3μm、深50μm的沟槽结构,且垂直度为89.5°,侧壁凸起高度为83.69 nm,而预期目标为垂直度90°±2°,侧壁凸起高度小于120 nm,故结果符合要求。最终将调整好的工艺用于刻蚀SOI片上的梳齿结构,得到了良好的形貌。     

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。     

用于垂直腔面发射激光器的GaAs/AlGaAs的ICP刻蚀工艺研究

采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀设备对应用于垂直腔面发射激光器的GaAs/AlGaAs材料进行刻蚀工艺研究。该刻蚀实验采用光刻胶作为刻蚀掩模,Cl2/BCl3作为刻蚀工艺气体,通过实验分析总结了ICP源功率、射频偏压功率和腔体压强对GaAs/AlGaAs材料和掩模刻蚀速率的影响。利用扫描电子显微镜观察不同参数条件对样品侧壁垂直度和底部平坦度的影响。最终在保证高刻蚀速率的前提下,通过调整优化各工艺参数,得到了侧壁光滑、底部平坦的圆台结构。     

反应离子刻蚀用于实现VLSI的多晶侧壁LDD MOSFET工艺优化研究

本文提出了采用多晶侧壁(PSSWS:Poly-Silicon Side-Wall Spacer)实现LDD MOSFET.研究了反应离子刻蚀(RIE)多晶硅的速率、各向异性性,对SiO_2、负胶的选择比,以及刻蚀的均匀性、过腐蚀度、负载效应等与刻蚀条件(包括气体、气体组分、流量、压力、射频功率、温度等)的关系.在此基础上,结合LDD MOSFET对侧壁宽度、可控性及重复性的要求,对反应离子刻蚀法实现PSSWS-LDD进行优化,获得了优化工艺条件.     

Cl_2/BCl_3ICP刻蚀GaN基LED的规律研究

研究了用Cl2/BCl3刻蚀GaN基LED中,工艺参数对GaN刻蚀速率、刻蚀侧壁和GaN与SiO2刻蚀选择比的影响。研究结果表明,刻蚀速率随着ICP功率和压强的增大先增大继而减小,随RF功率的增大单调增大;刻蚀选择比随ICP功率增大单调减小,随压强增大而增大。还研究了刻蚀速率和选择比与气体比例变化的关系。刻蚀SEM图表明,压强和RF功率增大会使刻蚀垂直度增大。     

刻蚀小尺寸CCD接触孔工艺研究

采用CF4,CHF3,Ar三种工艺气体进行小尺寸CCD接触孔刻蚀实验,研究了不同气体配比、不同射频功率对刻蚀速率、选择比、条宽控制、侧壁形貌等参数的影响。通过优化工艺参数,比较刻蚀结果,最终获得了适合于刻蚀CCD小孔的工艺条件。     

1微米多晶硅条宽控制研究

本文通过对气体压力、射频功率、电极间距、气体流量等初始工艺参数的选取研究，优化工艺，从而得到优化的多晶硅刻蚀工艺。对1μm多晶硅条宽，CD严格控制在1±0．1μm内，保证了器件的参数要求，为研制1MDAM、256kSRAM提供了强有力的技术保证。     

二氧化硅的反应离子刻蚀

对电子束曝光和反应离子刻蚀(RIE)进行了研究。刻蚀使用JR-2B型溅射-刻蚀机,分别采用100W、150W、200W、250W、300W的功率,对SiO2进行了刻蚀,反应气为:CHF3,对影响刻蚀的射频功率以及压力、气体流量等工艺参数作了调整,得出了刻蚀速率与射频功率和压力之间、气体流量的关系曲线。实验结果表明:随着射频功率、压力的增大,刻蚀速率不断加快,在某一值上达到最大值。再继续增加射频功率、压力,刻蚀速率反而会下降。随着气体流量的增加,刻蚀速度不断降低。     

Isotropic etch for SiO2 microcantilever release with ICP system

Inductively coupled plasma (ICP) system has been widely used for anisotropic silicon etching because it offers high aspect ratio with a vertical side wall. The isotropic etching capability of the ICP system, however, has not gained much attention, even though it possesses advantages in profile control and high etching rate over wet isotropic etching or conventional RIE (reactive ion etching). We report here an isotropic dry etching process to release microcantilever beams. Investigations have covered chamber pressure, plasma source power, substrate power, SF₆ (sulfur hexafluoride) flow rate relating to Si etching rate, undercutting rate, and isotropic ratio. The SiO₂ (silicon dioxide) cantilevers were successfully released from the Si substrate and the optimized silicon etching rate was 9.1 μm per minute. The etching profiles were analyzed by scanning electron micrographs (SEM).     

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。     

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.     

HBr反应离子刻蚀硅深槽

对ＨＢｒ反应离子刻蚀硅和ＳｉＯ２进行了实验研究。介绍了ＨＢｒ等离子体的刻蚀特性，讨论了ＨＢｒ反应离子刻蚀硅的刻蚀机理，研究了ＨＢｒ中微量氧、碳对ＨＢｒＲＩＥ刻蚀过程的影响。实验表明，ＨＢｒ是一种刻蚀硅深槽理想的含原子溴反应气体。采用ＨＢｒＲＩＥ，可获得高选择比（对Ｓｉ／ＳｉＯ２）和良好的各向异性。     

掺镁铌酸锂晶体的ICP刻蚀性能

掺镁铌酸锂晶体(Mg:LiNbO3)是一种相对难刻蚀的晶体,Mg:LiNbO3的干法刻蚀速率和刻蚀形貌控制是铌酸锂光电子器件加工中的关键技术之一。采用牛津仪器公司的Plasmalab System 100以SF6/Ar为刻蚀气体,具体研究Mg:LiNbO3的刻蚀速率随着感应耦合等离子体(ICP)功率、反应离子刻蚀(RIE)功率、气室压强和气体流量配比等刻蚀参数的变化,同时研究发现SF6/(Ar+SF6)气体流量配比还会影响刻蚀表面的粗糙度。实验结果表明:在ICP功率为1000W,RIE功率为150W,标准状态(0℃,1个标准大气压)下气体总流量为52mL/min,压强为0.532Pa,SF6/(Ar+SF6)气体体积分数为0.077的条件下,刻蚀速率可达到152nm/min,刻蚀表面粗糙度为1.37nm,可获得刻蚀深度为2.5μm,侧壁角度为74.8°的表面平整脊形Mg:LiNbO3结构。     

Reactor characterization for a process to etchSi3N4 formed on thin SiO2

A plasma etching process for patterning LPCVD (low-pressure chemical vapor deposition) Si₃N₄ which has been formed on thin thermally grown SiO₂ has been developed and characterized with an Applied Materials 8110 batch system using 100-mm-diameter silicon wafers. To fulfill the primary process objectives of minimal critical dimension (CD) loss (~0.08 μm), vertical profiles after etch, retention of some of the underlying thermal SiO₂, and batch etch uniformity, the reactor has been characterized by evaluating the effects of variation of reactor pressure (15 to 65 mTorr), O₂ concentration by flow rate (30 to 70%) of an O₂/CHF₂ mixture, and DC bias voltage (-200 to -550 V). Analysis of the resulting etch rate, etch uniformity, dimensional, and profile data suggests that satisfactory processing may be achieved at low reactor pressure (~25 mTorr), 50-60% O₂ by flow rate in O₂/CHF₃, and low DC bias (-200 to -250 V)     

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。     

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。