HgCdTe探测列阵干法技术的刻蚀形貌研究

首次报道了HgCdTe微台面焦平面探测列阵成形工艺的干法刻蚀技术有关刻蚀形貌的一些研究结果.从HgCdTe外延材料的特点出发,详细分析了其干法刻蚀适用的RIE(reactive ion etching)设备和刻蚀原理.采用高等离子体密度、低腔体工作压力、高均匀性和低刻蚀能量的ICP(inductively coupled plasma)增强型RIE技术,研究了不同的工艺气体配比、腔体工作压力、ICP源功率和RF源功率对HgCdTe材料刻蚀形貌的影响,并初步得到了一种稳定的、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.     

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...     

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。     

感应耦合等离子体刻蚀机二维放电模拟

为研究感应耦合等离子体(ICP)刻蚀机腔室与线圈结构以及工艺参数对等离子体分布均匀性的影响,基于商业软件CFD-ACE+中等离子体与电磁场等模块建立了ICP刻蚀机二维放电模型.仿真研究了典型工艺条件(1.33Pa,200W,200sccm)下氩等离子体电子温度与电子数密度的空间分布,对比了不同气压与功率条件下等离子体参数在硅片表面的一维分布.结果表明,电子数密度随气压与功率的增加而升高;电子温度随气压的增加而降低,随功率增加在较小范围内先降低再升高.通过分析屏蔽板对等离子体参数的影响,发现其有助于提高等离子体密度.进而发现屏蔽板的孔隙率越大,电子温度越高,电子数密度则越低.     

感应耦合等离子体刻蚀机二维放电模拟

为研究感应耦合等离子体(ICP)刻蚀机腔室与线圈结构以及工艺参数对等离子体分布均匀性的影响,基于商业软件CFD-ACE 中等离子体与电磁场等模块建立了ICP刻蚀机二维放电模型.仿真研究了典型工艺条件(1.33Pa,200W,200sccm)下氩等离子体电子温度与电子数密度的空间分布,对比了不同气压与功率条件下等离子体参数在硅片表面的一维分布.结果表明,电子数密度随气压与功率的增加而升高;电子温度随气压的增加而降低,随功率增加在较小范围内先降低再升高.通过分析屏蔽板对等离子体参数的影响,发现其有助于提高等离子体密度.进而发现屏蔽板的孔隙率越大,电子温度越高,电子数密度则越低.     

p-GaN ICP刻蚀损伤研究

运用Cl2/N2等离子体系统,系统研究了ICP刻蚀中ICP功率、RF功率、反应室压力和Cl2百分比对p型GaN材料的物理表面形貌和欧姆接触特性的影响.原子力显微镜显示,在文中所用的刻蚀条件范围内,刻蚀并没有引起表面形貌较大的变化,刻蚀表面的均方根粗糙度在1.2nm以下.结果还显示,已刻蚀p-GaN材料的电特性与物理表面形貌没有直观联系,刻蚀后欧姆接触特性变差更多地是因为刻蚀中浅施主能级的引入,使表面附近空穴浓度降低所致.     

P-GaN ICP刻蚀损伤研究

运用Cl2/N2等离子体系统,系统研究了ICP刻蚀中ICP功率、RF功率、反应室压力和Cl2百分比对p型GaN材料的物理表面形貌和欧姆接触特性的影响.原子力显微镜显示,在文中所用的刻蚀条件范围内,刻蚀并没有引起表面形貌较大的变化,刻蚀表面的均方根粗糙度在1.2nm以下.结果还显示,已刻蚀p-GaN材料的电特性与物理表面形貌没有直观联系,刻蚀后欧姆接触特性变差更多地是因为刻蚀中浅施主能级的引入,使表面附近空穴浓度降低所致.     

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。     

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。     

GaN电感耦合等离子体刻蚀的优化和损伤分析

通过分别改变电感耦合等离子体(ICP)刻蚀过程中的ICP功率和DC偏压,对ICP刻蚀GaN材料的工艺条件和损伤情况进行了系统的研究。刻蚀后表面的损伤和形貌通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、电子能谱(EDS)、荧光光谱(PL)等技术进行表征和分析。实验结果表明,刻蚀速率随ICP功率和DC偏压的增加而增加;刻蚀损伤与DC偏压成正比,而与ICP功率的关系较为复杂。实验中观测到刻蚀后GaN样品的荧光光谱带边发射峰和黄带发射峰的强度均有明显下降,这意味着刻蚀产生的缺陷中存在非辐射复合中心,并且该非辐射复合中心的密度与DC偏压成正比。为了兼顾高刻蚀速率和低刻蚀损伤,建议使用高ICP功率(450 W)和低DC偏压(300 V)进行ICP刻蚀。     

InGaAs探测器制备的ICP刻蚀方法研究

采用Cl2/BCl3/Ar感应耦合等离子体对InP/In0.55Ga0.45As/InP进行了刻蚀。讨论了不同的气体组分、ICP功率、直流自偏压下对刻蚀速率、表面粗糙度的影响。初步得到了一种稳定、刻蚀表面清洁光滑、图形轮廓良好、均匀性好和刻蚀速率较高的工艺。利用此工艺制作的8元InP/In0.55Ga0.45As/InP(PIN)探测器,峰值探测率为1.04×1012cmHz1/2W-1。     

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°。     

Inductively coupled plasma etching of HgCdTe using a CH<Subscript>4</Subscript>-based mixture

We report results on a study on inductively coupled plasma (ICP) etching of HgCdTe using a CH₄-based mixture. Effects of key process parameters on etch rates were investigated and are discussed in this article in light of plasma parameter measurements, performed using a Langmuir probe. Process parameters of interest include ICP source power, substrate power, pressure, and CH₄ concentration. We show that the ICP etching technique allows us to obtain etch rates of about 200 nm/min, which is high enough to use this technique in a manufacturing process. We also observe that the ion bombardment has a strong influence on HgCdTe etch rate. Finally, we show that this etch rate is modified by the substitution of methane for hydrogen.     

High throughput, high quality dry etching of copper/barrier film stacks

Dry etching of copper interconnect lines in a chlorine-based plasma has been investigated. Copper dry etching was carried out in a modified diode-type reactive ion etch (RIE) system and in an inductively coupled plasma (ICP) etch system. The ICP system offers a significant increase in copper etch rate compared with the low-efficiency RIE system while maintaining excellent pattern transfer accuracy. A number of fundamental issues in high quality and high throughput copper dry etching will be discussed. Electrical characterization of patterned copper lines with line width as small as 0.25 μm indicates low electrical resistivity and good electromigration performance.     

Inductively coupled plasma etching of HgCdTe

The high-density inductively coupled plasma (ICP) etching technique has been applied to HgCdTe. The HgCdTe etch rate was studied as a function of key process variables commonly used in high-density plasma etching: chamber pressure, direct current (DC) bias, and ICP-source power. Mesa profiles were characterized using scanning electron microscopy (SEM), and the profiles for the process conditions used were found to be compatible with fabrication procedures for HgCdTe infrared focal-plane arrays (FPAs). The etch uniformity was measured to be better than 5% over a diameter of 6-in.     

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。     

Comparison of plasma etch techniques for III–V nitrides

Fabrication of group-III nitride devices relies on the ability to pattern features to depths ranging from 1000 Å to >5 μm with anisotropic profiles, smooth morphologies, selective etching of one material over another and a low degree of plasma-induced damage. In this study, GaN etch rates and etch profiles are compared using reactive ion etch (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron resonance (ECR) and inductively coupled plasma (ICP) etch systems. RIE yielded the slowest etch rates and sloped etch profiles despite dc-biases >−900 V. ECR and ICP etching yielded the highest rates with anisotropic profiles due to their high plasma flux and the ability to control ion energies independently of plasma density. RIBE etch results also showed anisotropic profiles but with slower etch rates than either ECR or ICP possibly due to lower ion flux. InN and AlN etch characteristics are also compared using ICP and RIBE.