3C-SiC悬臂结构干法刻蚀研究

基于感应离子耦合等离子体(ICP)刻蚀技术,采用SF6和O2作为刻蚀气体,以金属铝和SiO2作为刻蚀掩膜,系统地研究了3C-SiC悬臂结构的加工方法以及掩膜材料对刻蚀悬臂结构的影响。首先采用SF6和O2作为刻蚀气体刻蚀出SiC结构,其次采用SF6气体各向同性刻蚀Si衬底,释放已刻好的SiC悬臂梁结构。铝作为掩膜时,刻蚀最小结构尺寸为6μm,SiC表面几乎无损伤;SiO2作为掩膜时,刻蚀最小结构尺寸为4μm,但SiC表面损伤较大。上述研究结果为3C-SiC MEMS器件的制备提供了工艺基础。     

高温超导薄膜在激光辅助化学刻蚀中的表面特性

提出了将激光辅助化学刻蚀技术应用于钇钡铜氧(YBCO)高温超导薄膜的刻蚀,研究了无掩膜YBCO薄膜激光化学刻蚀的表面特性及其变化规律,为YBCO激光化学刻蚀技术中图形形状控制、刻蚀时间选择和激光功率调节等提供了重要的实验结论.研究发现:在激光辐照下,YBCO薄膜的液相刻蚀速率大大加快,将极大改善刻蚀中的横向钻蚀情况,并提高图形边缘的侧壁陡峭度,且整个过程中的刻蚀速率呈现加快趋势;无掩膜时,YBCO表面刻蚀程度持续过渡,激光光斑边界两侧并非严格分界;衬底铝酸镧(LaAlO3)的晶向对YBCO薄膜的表面刻蚀特征有较大影响,沿LaAlO3晶向方向的刻蚀程度高于非晶向方向.     

硅微透镜阵列

采用融熔法制备球冠形的光致抗蚀剂掩膜，用离子束刻蚀实现球冠形向硅片上转和多，有效地在较低衬底温度下（低于２００℃）制备出了硅微透镜阵列，通过扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和表面探针实验证实了微透镜为球冠形。     

热解石墨制作的有孔电极加工方法

图的简单说明图1表示采用本发明制作具有直线状网孔的栅极所用设备的一实例略图;图2表示本发明所用的网格状掩膜放大的折断图,图3和4是组合掩膜的二个协动部分的透视图,图5表示采用本发明的一个变形——用上述组合掩膜的二部分所形成的掩膜;图6与7表示可用于本发明的具有其它形式的掩膜的制作工序;图8～11表示采用本发明的用研磨材料喷击加工     

基于水平集方法的离子束刻蚀碲镉汞的轮廓演变模拟

用水平集方法建立了碲镉汞的离子束刻蚀轮廓的数值模型,模型的输入参数包括掩膜厚度、掩膜侧壁倾角、掩膜沟槽宽度、离子束散角、刻蚀速度等参数.对碲镉汞的刻蚀轮廓和刻蚀速度减缓现象进行了模拟和实验验证,结果表明,在沟槽宽度为4～10μm的范围内,计算得到的刻蚀深度和SEM测量结果相差6～20%.对掩膜的轮廓演变进行了模拟,给出了一个优化设计掩膜厚度来提高深宽比的实例.     

反应离子束刻蚀二氧化硅和硅研究

应用CF_4、C_4F_8、CF_3I等反应气体SiO_2、单晶硅进行刻蚀研究.研究了刻蚀速率与离子能量、束流密度、入射角的关系、所得 SiO_2对单晶硅刻蚀选择比分别为 9:1(CF_4)、15:1(C_4F_8).刻蚀后,观察到表面有微量氟碳聚合物,但可用适当方法将氟碳沾污物予以消除.实验表明,C_4F_8反应气体是用于刻蚀SiO_2-Si 系统的较好气体,而CF_3I气体则否. 本文主要报道应用CF_4、C_4F_8在反应离子束刻蚀、镀膜装置(RIBC)中刻蚀SiO_2和Si的实验结果.     

InGaAs、InP、GaAs、Si、Ge等材料的离子束刻蚀

我们研究了使用CF_4和C_2F_6等气体的反应离子束刻蚀半导体和绝缘材料,并与Ar离子铣的刻蚀速率进行了比较。在联邦科学公司制造的刻蚀系统中用考夫曼型(Kaufman-type)离子源产生离子束。当用Ar离子束刻蚀象InGaAs、InP、GaAs、Si和Ge那样的半导体时,这些材料的刻蚀速率随束流密度的增加而线性地增加。当使用CF_4或C_2F_6离子束时看到了相当不同的情况;在大束流密度下,刻蚀速率偏离了与束流密度呈线性的关系。对于以上所有材料,使用Ar的刻蚀迷率高于使用CF_4或C_2F_6的刻蚀造率。然而,对于SiO_2、BaO、LiNbO_3等基片,C_2F_6和CF_4都能给出比Ar好的线性和更高的刻蚀速率。有一些迹象表明,在大束流时,CF_4和C_2F_6造成表面碳积累。在SiO_2、BaO、LiNbO_2和其他氧化物上碳的累织很少,因为晶格中的氧将与碳以CO、CO_2、或COF_2的形式形成挥发物,所以能看到较好的线性关系。我们报导了可以用调节轴向磁场和调节输入的氧气这两种方法来调节Ⅲ-Ⅴ族化合物与束流密度的关系。我们也报导了采用C_2F_6、CF_4、Ar/O_2和Ar等气体时,在光刻胶与半导体材料之间的差异刻蚀速率。指出了用C_2F_6气体时差异刻蚀速率最好。     

用导波光谱学方法研究Ag~+交换玻璃波导的波导层色散性质

折射率渐变波导的波导层通常是用扩散或交换的方法将不同原子或离子扩散或交换入波导衬底表面一薄层中而获得的,其折射率可表示为n(d,λ)=n_(?)(λ)+Δn·f(d,λ) (1)f(∞,λ)=0 (2)其中n_(?)(λ)为衬底折射率,Δn为常数,Δnf(d,λ)是扩散或交换造成的拆射率增量.严格地说只有当d→∞时,波导层的折射率才与衬底折射率相同,同时波导层的色散才与衬底色散相同.然而许多文章在涉     

行波管金刚石输能窗片金属化影响因素分析

为制备行波管用金刚石输能窗片,分析金刚石金属化影响因素。采用粗糙度、拉曼光谱评估金刚石材料性能。采用酸洗、离子束刻蚀清洗金刚石表面。采用冲压掩膜、光刻掩膜防护非金属化区域。通过物理气相沉积制备Ti/Mo/Ni金属化层,并通过真空热处理方法制备TiC过渡层。结果表明:当金刚石内石墨的质量分数低于1%时,离子束刻蚀方法一方面去除金刚石表面杂质,另一方面将表面粗糙度从0. 256μm提升至0. 343μm;相比冲压掩模,光刻掩模降低界面孔隙率,减少了金属离子对掩模底层的污染,过渡区域宽度从200μm减少至10μm; 700℃保温过程促进了TiC的形成,提升了金属化层结合强度,促进了抗热冲击性能。     

MEMS THz滤波器的制作工艺

基于MEMS技术制作了太赫兹(THz)滤波器样品,研究了制作滤波器的工艺流程方案,其关键工艺技术包括硅深槽刻蚀技术、深槽结构的表面金属化技术、阳极键合和金-硅共晶键合技术。采用4μm的热氧化硅层作刻蚀掩膜,成功完成了800μm的深槽硅干法刻蚀;采用基片倾斜放置、多次离子束溅射和电镀加厚的方法完成了深槽结构的表面金属化,内部金属层厚度为3~5μm;用硅-玻璃阳极键合技术和金-硅共晶键合技术实现了三层结构、四面封闭的波导滤波器样品加工。测试结果表明,研制的滤波器样品中心频率138GHz,带宽15GHz,插损小于3dB。     

单晶硅表面机械划痕和氧化层在湿法刻蚀中的掩膜行为对比研究

摩擦诱导选择性刻蚀具有加工成本低、流程简单、低加工损伤等优势,是实现单晶硅表面微纳米结构构筑的重要途径.为探究摩擦诱导机械划痕在单晶硅表面微纳加工中的掩膜行为,实验研究了选择性刻蚀中机械划痕掩膜下的线/面结构形貌与高度特征,并将其与氧化层掩膜进行对比.实验发现机械划痕掩膜性能与氧化层无明显差异,并讨论了两种不同掩膜下选择性刻蚀中纳米结构的形貌演变机理.最后,实现了采用不同掩膜的复合纳米图案加工.研究结果可为基于摩擦诱导选择性刻蚀的单晶硅表面高质量可控加工提供依据.     

三维掩膜硅各向异性腐蚀工艺释放微悬空结构

提出了一种新颖的基于三维掩膜的硅各向异性腐蚀工艺,即利用深反应离子刻蚀、湿法腐蚀等常规体硅刻蚀工艺和氧化、化学气相沉积(CVD)等薄膜工艺制作出具有三维结构的氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)薄膜,以该三维薄膜作为掩膜进行各向异性腐蚀,该工艺可以应用于MEMS微悬空结构的制作。利用该工艺成功地在单片n-Si(100)衬底上完成了一种十字梁结构的释放,并对腐蚀的过程和工艺参数进行了研究。     

多层高深宽比Si深台阶刻蚀方法

通过干法刻蚀,在Si衬底上制备出高深宽比的台阶结构是MEMS加工的基础工艺之一。多层台阶的刻蚀,是一种重要的折线断面制备方法,使实现结构更加复杂的器件成为可能。利用LPCVD生长1μm厚SiO2作为钝化层,围绕多层台阶掩膜的制备方法和移除方法展开实验,以3层台阶为例,开发出一套使用一块光刻版制造任意宽度的台阶掩膜的方法。该方法节约成本、操作简便、重复性好,为加工复杂的三维结构提供了一种新的手段。另外,针对在深刻蚀过程中残留的掩膜会破坏Si台阶完整性的问题,研究了刻蚀过程中SiO2掩膜的去除方法对台阶的表面形貌造成的影响。通过实验发现,采用干湿腐蚀结合的方法可以有效地去除台阶掩膜,获得良好的Si深台阶结构。     

p-GaN在不同掩膜和刻蚀气体中的ICP刻蚀

p-GaN栅沟槽侧壁与AlGaN表面特性直接影响栅注入(GIT)型AlGaN/GaN HEMT器件的输出特性及击穿特性.对比研究了两种刻蚀气体(SF6/BCl3和Cl2/N2/O2)及不同的刻蚀掩膜层(SiO2,Si3N4和光刻胶)对AlGaN上p-GaN的选择性刻蚀结果,利用原子力显微镜(AFM)对刻蚀沟槽的表面形貌进行表征,并通过I-V测试其电学性能.结果显示,以Cl2/N2/O2为刻蚀气体,且体积流量为18,10和2 cm3/min时,p-GaN刻蚀速率稳定且与AlGaN的刻蚀选择比较高(约30),并且可使p-GaN刻蚀自动停止在AlGaN界面处.此外,以Si3N4作为刻蚀掩膜,可以获得表面光滑、无微沟槽且侧壁垂直度较好的沟槽结构.采用上述刻蚀工艺制备的GIT结构器件的漏端关态电流相比肖特基栅降低约2个量级,阈值电压约为0.61 V,峰值跨导为36 mS/mm.     

一种多晶硅掩膜层湿法去除的改进研究

在集成电路制造工艺中,附着在Si片表面的杂质颗粒一直是影响晶圆良率的重大因素,其中在栅极多晶硅刻蚀后的氮氧化硅(SiON)掩膜层湿法去除工艺中,所使用的热磷酸(H3PO4)湿法刻蚀尤其容易产生杂质颗粒.详细分析了热H3PO4湿法刻蚀中杂质颗粒的形成机理,并且提出三种不同的解决途径,然后通过具体实验数据比较得出解决热H3PO4湿法刻蚀后杂质颗粒问题的最佳方案,为集成电路制造企业提供了理论基础和实践依据.     

p-InSb异质外延层在交叉电场和磁场下的发光

作者用体单晶样品研究了InSb在交叉电场和磁场下的带-带发光并报导了在MCE(磁浓度效应)条件下异质外延p-InSb薄层的带-带发光研究结果,对用体单晶制备样品的测量结果进行了对比。为了获得显著的MCE,薄半导体板的相应表面应具有明显不同的表面复合速率。在有较大晶格常数差的绝缘衬底上生长的异质外延半导体薄层可显示出这种特性。这种薄层是采用高真空热蒸发凝聚技术在半绝缘GaAs衬底上生长的,衬底的取向为(100),厚度为350μm。8μm厚的外延InSb薄层呈现出单晶结构和镜面晶格常数的极大不同(～14％)导致     

多层集成结构

在器件单元的第1层上生长1层或更多层,可以提高集成电路的密度。 这种用Si作衬底的多层集成电路结构,可按下列步骤制得: (A)制得第1层集成电路结构(图1)后,用低温淀积法在其表面覆盖一层2000—3000A的氧化层或氮化层2。此层作绝缘用。 (B)用低温化学汽相淀积法或真空电子束蒸发法,在氧化层/氮化层上淀积1—2μm厚的无定形硅(a—Si)或多晶硅(Poly—Si)层3。     

基于胶体球掩模板法制备图形化蓝宝石衬底

制备并研究了纳米级图形化蓝宝石衬底.采用磁控溅射技术在蓝宝石衬底上沉积 SiO2薄膜,利用自组装方法在SiO2薄膜上制备单层聚苯乙烯(PS)胶体球阵列,利用感应耦合等离子体干法刻蚀将周期性PS胶体球的图形转移到SiO2薄膜上,通过湿法腐蚀制备了纳米级图形化蓝宝石衬底.利用扫描电子显微镜对胶体球掩膜、SiO2纳米柱掩膜和图形化蓝宝石衬底结构进行了观察,研究了湿法腐蚀蓝宝石衬底的中间产物对刻蚀的影响,分析了腐蚀温度和腐蚀时间对蓝宝石衬底的影响.结果表明,湿法腐蚀的中间产物会降低蓝宝石衬底的刻蚀速率.蓝宝石衬底的腐蚀速率随着腐蚀温度的升高而加快;在同一腐蚀温度下,随着腐蚀时间的增加,图形尺寸进一步减小.     

一种实用的磷化铟MMIC背面工艺技术

采用湿法技术发展了磷化铟MMIC的背面通孔刻蚀工艺,PMMA用作粘片剂,InP衬底粘附于玻璃版上,溅射钽膜用作湿法刻蚀掩膜,HCl+H3PO4腐蚀液实现100μm的通孔腐蚀.已证实这种湿法通孔工艺宽容度大,精确可控.     

一种实用的磷化铟MMIC背面工艺技术

采用湿法技术发展了磷化铟 MMIC的背面通孔刻蚀工艺 ,PMMA用作粘片剂 ,In P衬底粘附于玻璃版上 ,溅射钽膜用作湿法刻蚀掩膜 ,HCl+H3PO4 腐蚀液实现 10 0 μm的通孔腐蚀 .已证实这种湿法通孔工艺宽容度大 ,精确可控