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.     

干法刻蚀InSb时Ar气含量的选取

感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术是目前国际制备InSb台面结型焦平面阵列技术的主流技术之一。文章研究采用ICP刻蚀技术,以CH4/H2/Ar刻蚀气体体系对InSb材料进行干法刻蚀时刻蚀气体体系中Ar气体积组分对材料刻蚀形貌及器件性能的影响。实验方案设置为在控制其他实验变量相同的情况下设置不同Ar气体积分数的刻蚀气体体系对InSb材料进行台面蚀刻,通过扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜考察台面刻蚀形貌,通过I-V测试得到的器件性能结果考察刻蚀损伤情况。从实验结果得到,Ar体积占据总气体体积的30%～35%时台面刻蚀形貌良好,表面损伤轻,器件性能良好,刻蚀工艺满足要求。     

相变材料等离子体刻蚀的研究进展

首先综述了相变材料等离子体刻蚀技术的研究进展,然后讨论了影响相变材料等离子体刻蚀的主要工艺参数,如线圈功率、腔体气压、偏压、刻蚀气体及气体比例等,进而解释了工艺参数与刻蚀结果的依赖关系。同时采用多种分析手段,对相变材料在等离子体刻蚀工艺中产生的刻蚀损伤进行了分类和表征,并基于该分析结果提出了工艺优化方案。最后总结了相变材料等离子体刻蚀技术的反应机理,相变材料的刻蚀是自发反应与离子辅助化学反应相结合的过程,同时物理溅射与低挥发性产物的离子激发脱附也起着重要的辅助作用。     

HgCdTe焦平面探测阵列干法技术的刻蚀速率研究

首次报道了HgCdTe焦平面探测器微台面列阵成形工艺的干法技术有关刻蚀速率的一些研究结果。从HgCdTe外延材料的特点出发,详细分析了其干法刻蚀适用的R IE(Reactive Ion Etching)设备、刻蚀原理以及刻蚀速率的影响因素。采用ICP ( Inductively Coup led Plasma)增强型R IE技术,研究了一种标准刻蚀条件的微负载效应( etch lag)对刻蚀速率的影响,以及刻蚀非线性问题,并获得刻蚀速率随时间的关系。     

硅深槽ICP刻蚀中刻蚀条件对形貌的影响

以SF6/C2 H4为刻蚀气体,使用Corial200IL感应耦合等离子体(ICP)刻蚀系统,进行Si等离子刻蚀技术研究.通过调节刻蚀气体SF6与侧壁钝化保护气体C2H4的流量比和绝对值等工艺参数,对深Si刻蚀的形貌以及侧壁钻蚀情况进行改善,使该设备能够满足深硅刻蚀的基本要求,解决MEMS工艺及TSV工艺中的深硅刻蚀问题.实验结果表明,Corial200IL系统用SF6作等离子体刻蚀气体,对Si的刻蚀具有各向同性;C2H4作钝化气体,能够对刻蚀侧壁进行有效的保护,但由于C2H4的含量直接影响刻蚀速率和选择比,需对其含量及配比严格控制.研究结果为:SF6含量为40 sccm、C2H4含量为15 sccm时能够有效控制侧壁钻蚀,且具有较大的选择比,初步满足深硅槽刻蚀的条件.     

InSb 红外焦平面阵列探测器湿法刻蚀

随着大规模InSb 红外焦平面(FPA)器件的发展,探测器制备的传统湿法刻蚀工艺已越来越难以满足新工艺要求。介绍了一种用于制备InSb 红外焦平面探测器的新湿法刻蚀工艺:使用适当比例的柠檬酸/H2O2 系刻蚀剂代替现有乳酸/硝酸系刻蚀剂,同时采用N2 气泡搅拌刻蚀装置来辅助刻蚀。通过实验对比分析表明,新刻蚀工艺可以很好地解决原湿法刻蚀横向刻蚀和下切效应,提高了刻蚀均匀性和平整度,减小了表面粗糙度,并明显降低了InSb 器件的漏电流,提高了电性能。     

纳米尺度多晶硅微结构刻蚀研究

以HBr作为刻蚀气体,采用ICP金属刻蚀系统对气体流量、刻蚀压力、离子源功率、偏压功率等工艺参数与刻蚀速率、刻蚀选择比和侧壁垂直度的对应关系进行了大量工艺实验。借助理论分析和工艺条件的优化,开发出一套可满足制备侧壁垂直度的纳米尺度多晶硅密排线结构的优化刻蚀工艺技术。实验结果表明:当采用900 W的离子源功率、11 W的偏压功率、25 cm3/min流量的HBr气体和3 mTorr(1 mTorr=0.133 3 Pa)刻蚀压力的工艺条件时,多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比大于100∶1;在保持离子源功率、偏压功率、气体流量不变的条件下,单纯提高反应腔工艺压力则会大幅提高上述选择比值,同时损失多晶硅和二氧化硅的刻蚀均匀性;HBr气体流量的变化在上述功率及反应腔工艺压力的工艺范围内,对多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比和多晶硅刻蚀的形貌特征均无显著影响。采用上述优化的刻蚀工艺条件,配合纳米电子束光刻技术成功得到多晶硅纳米尺度微结构,其最小线宽为40 nm。     

金刚石薄膜的反应离子刻蚀

反应离子刻蚀是金刚石薄膜图形化的一种有效方法。研究了用Ｏ２及与Ａｒ的混合气体进行金刚石薄膜图形化刻蚀的主要工艺参数（射频功能、工作气压、气体流量、反应气体成分与比例等）对刻蚀速率和刻蚀界面形貌的影响,兼顾刻蚀速率和刻蚀平滑程度等关键因素,建立了金刚石薄膜刻蚀的优化工艺参数,达到了较满意的图形效果。     

InSb的电感耦合等离子体刻蚀技术研究

随着InSb红外焦平面探测器的发展,焦平面阵列规模越来越大,像元面积越来越小.湿法刻蚀因其各向同性的特点,导致像元钻蚀严重,越来越难满足大规格InSb焦平面器件的要求.研究了以Ar/CH4/H2作为刻蚀气体,利用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀大规格InSb晶片的初步研究结果,研究不同RF功率、腔体压力和Ar的含量对刻蚀速率、表面形貌的影响及InSb表面残留聚合物的去除方法.     

基于片内热管理应用的碳化硅深孔刻蚀研究

针对传统SiC衬底GaN器件高功率密度工作时的热积累问题,开展基于芯片内部嵌入高热导率材料的GaN器件芯片级热管理技术研究。在实现工艺兼容性的基础上,采用反应离子刻蚀技术对GaN器件有源区下端的SiC衬底进行深孔刻蚀工艺研究,系统地分析了刻蚀气体、射频功率及腔室压强等工艺参数对刻蚀速率的影响,并结合能谱对刻蚀表面的质量和损伤进行分析。实验发现射频功率仅能影响刻蚀速率,而刻蚀气体和压强不仅影响其刻蚀速率,还影响其刻蚀表面质量。最终提出了一种基于反应离子刻蚀技术的SiC深孔刻蚀方法,对器件热管理和SiC深孔刻蚀技术具有重要的指导意义。     

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°。     

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.     

ICP刻蚀在微加速度传感器制作中的应用

针对ICP刻蚀工艺进行了深入研究,探讨了气体流量、射频功率和工作室气压设定值等工艺参数对刻蚀效果的影响,最终在硅基底上获得了线宽为40μm时深刻蚀的最佳工艺参数,即采用BOSCH工艺,压力设定为6Pa,在刻蚀过程中通入流量为100cm3/min的SF6气体,持续11s,射频功率20W,源功率450W,保护过程中通入流量为75cm3/min的C4F8气体,持续10s,射频功率0W,源功率220W,得到了最佳刻蚀结果,并利用此工艺制作出了量程为±12g,灵敏度为79mV/g,精度高于±2%微机械加速度传感器。     

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。     

InSb阵列探测芯片的感应耦合等离子反应刻蚀研究

利用感应耦合等离子（ICP）反应刻蚀（RIE）进行了InSb阵列芯片台面刻蚀,并利用轮廓仪、SEM及XRD对台面形貌以及刻蚀损伤进行分析。采用优化的ICP刻蚀参数,实现的刻蚀速率为70~90 nm/min,刻蚀台阶垂直度~80°,刻蚀表面平整光滑、损伤低。与常规的湿法腐蚀相比,明显降低了侧向钻蚀。台面采用此反应刻蚀工艺,制备了具有理想I-V特性的320×256 InSb探测阵列芯片,在-500 mV到零偏压范围内,光敏元（面积23 μm×23 μm）的动态阻抗（Rd）大于100 MΩ。     

两步刻蚀法去除GaN-LED刻蚀中引入的损伤

通过实验方法找出了去损伤刻蚀的最佳工艺参数,并研究了利用ICP两步刻蚀法去除刻蚀损伤的实验过程及结果.从实验结果可以看出,当ICP功率为750W时,刻蚀引入的损伤最小,刻蚀引起的损伤层厚度最大为25nm.去损伤刻蚀法能有效去除损伤,使采用两步刻蚀法的发光二极管的正向导通电压与反向漏电流均下降,发光亮度增大,非辐射复合比例减小,器件的发光效率和可靠性均得到了提高.     

SF6/O2气氛中SiC ICP刻蚀的微沟槽效应

本文采用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。着重分析了ICP 功率、偏置电压、气体混合比等工艺参数对微沟槽效应的影响。结果表明,O2的加入对于微沟槽的形成起到了极其重要的作用,微沟槽是加入氧气后形成的SiFxOy中间层的充电造成的。ICP功率与偏置电压的增大会增强微沟槽效应,进一步促进微沟槽的形成,另外入射离子的角度分布也会影响微沟槽的形成.     

Microtrenching effect of SiC ICP etching in SF6/O2 plasma

Inductively coupled plasma (ICP) etching of single crystal 6H-silicon carbide (SIC) is investigated using oxygen (O2)-added sulfur hexafluoride (SF6) plasmas. The relations between the microtrenching effect and ICP coil power, the composition of the etch gases and different bias voltages are discussed. Experimental results show that the microtrench is caused by the formation of a SiFxOy layer, which has a greater tendency to charge than SiC, after the addition of O2. The microtrenching effect tends to increase as the ICP coil power and bias voltage increase. In addition, the angular distribution of the incident ions and radicals also affects the shape of the microtrench.