聚焦离子束溅射刻蚀与增强刻蚀的性能研究

利用聚集离子束(F IB)对小线度下(≤3μm)的溅射刻蚀与增强刻蚀的性能进行了实验和分析。通过对硅和铝的刻蚀实验,研究在溅射刻蚀与增强刻蚀方法下刻蚀速率、蚀坑形貌与离子束流大小的关系。实验发现,铝和硅的刻蚀速率与刻蚀束流近似成线性关系;束流增大到一定程度后由于束斑变大及瞬时重淀积的作用,刻蚀速率曲线偏离线性。使用卤化物气体的增强刻蚀,硅和铝的刻蚀速率得到不同程度地提高。根据蚀坑形貌与束流大小的关系分析,发现瞬时重淀积是影响小线度刻蚀质量的主要因素。增强刻蚀大大减小了蚀坑的坑璧倾角,而坑底倾斜问题需综合考虑。     

Si材刻蚀速率的工艺研究

在采用混合集成方法制造红外热成像阵列器件中,Si的快速刻蚀去除是一个至关重要的问题,它的刻蚀去除质量直接影响红外热成像器件的性能.介绍了等离子体刻蚀的原理、实验过程和实验方法,通过大量工艺实验和测试详细研究和分析了不同刻蚀气体、射频功率和气体流量等工艺参数对Si刻蚀结果的影响,包括刻蚀速率、刻蚀轮廓垂直度和刻蚀表面粗糙度等.通过研究,获得了Si材刻蚀效果与各种工艺参数之间的变化关系,得到了快速刻蚀Si材的较好的工艺参数.     

α—Si TFT矩阵等离子体刻蚀技术的研究

本文介绍了α-Si TFT有源矩阵的CF_4等离子体刻蚀技术。分析了CF_4等离子体刻蚀α-Si:H和α-SiN_x的机理,对α-Si TFT的有源层与绝缘层之间刻蚀选择性和均匀性进行了研究,讨论了等离子体刻蚀速率与射频功率、反应室压力及衬底温度的依赖关系。根据实验结果总结了CF_4等离子体刻蚀速率随射频功率、反应室压力和衬底温度的增加而增大的规律,通过控制合适的工艺条件,成功地实现了选择性刻蚀并改善了刻蚀的均匀性。     

聚焦离子束刻蚀性能的研究

对聚焦离子束 (FIB)的基本刻蚀性能进行了实验和研究 .通过扫描电镜对 FIB刻蚀坑的观测 ,给出了在不同材料上 (硅、铝和二氧化硅 ) FIB的刻蚀速率及刻蚀坑的形貌同离子束流大小的关系 .由于不同材料的原子结合能、原子量及晶体结构等因素对离子束溅射产额的影响 ,从而影响着离子束的刻蚀速率 ;随着离子束流的增大 ,刻蚀速率并非线性增加 ,且刻蚀坑的形貌越来越不均匀 ,对此也作了系统的分析和探讨     

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。     

超高速ECL工艺中铝和硅—铝的反应离子刻蚀

随着超大规模集成电路的发展,对各种薄膜材料的刻蚀提出了越来越高的要求,湿法刻蚀已难以满足新器件的要求。我们在RIE系统中,针对超高速ECL工艺中铝和硅铝的刻蚀进行研究,通过实验给出了压力、功率密度、气体组分与流量以及衬底温度对刻蚀速率影响的关系曲线。实验证明,在条件优化的情况下,对Al和Al-Si刻蚀速率分别为0.3μm/min和0.2μm/min线条的精度控制可达3μm。最后根据实验结果给出最佳刻蚀工艺条件。     

聚焦离子束工作原理及刻蚀性能研究

综述了聚焦离子束系统的结构和基本原理,介绍了国产化聚焦离子束系统的结构与特点。基于国产化聚焦离子束系统进行了硅材料刻蚀实验,研究了硅材料刻蚀速率与离子束流大小的关系,建立了刻蚀速率与束流大小的关系方程,进行了硅悬梁微结构刻蚀加工。结果表明,国产聚焦离子束系统可满足硅微悬梁结构加工的应用需要。     

GaAs、AlAs、DBR反应离子刻蚀速率的研究

采用BCl3和Ar作为刻蚀气体对GaAs、AlAs、DBR反应离子刻蚀的速率进行了研究,通过控制反应的压强、功率、气体流量和气体组分达到对刻蚀速率的控制.实验结果表明:在同样条件下GaAs刻蚀的速率高于DBR和AlAs,在一定条件下GaAs刻蚀的刻蚀速率可达400nm/min,AlAs的刻蚀速率可达350nm/min,DBR的刻蚀速率可达340nm/min,刻蚀后能够具有光滑的形貌,同时能够形成陡直的侧墙,侧墙的角度可达85°.     

凸点下金属层湿法刻蚀与凸点底切的控制

介绍了电镀凸点封装工艺流程和其中有关金属层湿化学刻蚀的问题.通过槽式批量和单片机刻蚀相应的UBM(凸点下金属层)的均匀度、刻蚀速率和凸点底切的对比,结果显示单片湿法刻蚀机刻蚀均匀度小于5%且片与片之间刻蚀速率差异小于2%,以及凸点底切小于2μm.槽式刻蚀均匀度较差,一般会大于20%,同时同一批次片与片之间刻蚀速率差异也较大,实验显示超过10%,且刻蚀后凸点底切较深.因此采用单片机进行UBM金属刻蚀可以较好的控制刻蚀过程和提高产品的良率.     

GaAs、AlAs、DBR反应离子刻蚀速率的研究

采用 BCl3和 Ar作为刻蚀气体对 Ga As、Al As、DBR反应离子刻蚀的速率进行了研究 ,通过控制反应的压强、功率、气体流量和气体组分达到对刻蚀速率的控制 .实验结果表明 :在同样条件下 Ga As刻蚀的速率高于 DBR和 Al As,在一定条件下 Ga As刻蚀的刻蚀速率可达 40 0 nm/m in,Al As的刻蚀速率可达 35 0 nm/min,DBR的刻蚀速率可达 340 nm/min,刻蚀后能够具有光滑的形貌 ,同时能够形成陡直的侧墙 ,侧墙的角度可达 85°.     

掺杂GaN的湿法刻蚀研究

对掺杂GaN的湿法刻蚀研究进行了总结,回顾了不同的湿法刻蚀技术,包括传统的酸碱化学刻蚀和电化学刻蚀。从掺杂GaN的生长过程、表面化学组分和光电性质出发,深入地分析了湿法刻蚀的特性,对比了不同刻蚀方法的原理和效果。考虑到p-GaN的表面氧化层比较厚,接触电阻较大,能带向下弯曲不能进行光增强湿法刻蚀,重点阐述了p-GaN的传统湿法刻蚀和n-GaN的紫外光增强湿法刻蚀技术。与传统化学刻蚀相比,光增强湿法刻蚀具有更为广阔的前景。结合GaN基半导体器件的制作,对湿法刻蚀的主要应用进行了较为详细的归纳。目前,湿法刻蚀和干法刻蚀可以有效结合。将来湿法刻蚀有希望代替干法刻蚀。     

衬底表面状态对碲镉汞薄膜表面起伏的影响

通过改变碲锌镉衬底的表面加工方法及溴-甲醇腐蚀液的浓度,研究衬底的表面状态对碲镉汞薄膜表面起伏情况的影响。利用傅里叶红外透射(FTIR)光谱议、晶片扫描成像系统、光学显微镜等工具对不同条件下的碲镉汞薄膜的表面起伏情况进行观察和比较。研究初步发现碲锌镉衬底不经过化学抛光,以及不经过腐蚀直接进行外延的情况下得到的碲镉汞薄膜的表面起伏状况会得到一定程度的改善,但是考虑溴-甲醇腐蚀液对机械抛光造成的表面应力的释放作用以及外延过程中的衬底回熔的相互作用会使得外延所得碲镉汞薄膜表面起伏情况更加复杂。因此,仍需要对衬底使用前的化学抛光对薄膜表面起伏的作用以及确定合适的溴-甲醇腐蚀液的浓度进行进一步的研究。     

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.     

Fabrication and Emission Properties of a n-ZnO/p-GaN Heterojunction Light-Emitting Diode

报道了n-ZnO/p-GaN异质结构发光二极管的制备及其发光特性.采用金属有机气相外延技术在Mg掺杂p型GaN衬底上外延n型ZnO薄膜以形成p-n结.实验发现在一定配比的HF酸和NH4Cl溶液中,腐蚀深度和腐蚀时间呈线性关系,并且二氧化硅和ZnO的腐蚀速率得到很好的控制,这对器件制备的可靠性非常重要.电流-电压(I-V)特性测试显示该器件结构具有明显的整流特性.室温下,在正反向偏压状态下都可用肉眼观察到电致发光现象.同时,通过与光致发光谱进行比较,对电致发光谱中发光峰的起源和发光机制进行了探讨.     

n-ZnO/p-GaN异质结构发光二极管的制备与特性

报道了n-ZnO/p-GaN异质结构发光二极管的制备及其发光特性.采用金属有机气相外延技术在Mg掺杂p型GaN衬底上外延n型ZnO薄膜以形成p-n结.实验发现在一定配比的HF酸和NH4Cl溶液中,腐蚀深度和腐蚀时间呈线性关系,并且二氧化硅和ZnO的腐蚀速率得到很好的控制,这对器件制备的可靠性非常重要.电流-电压(I-V)特性测试显示该器件结构具有明显的整流特性.室温下,在正反向偏压状态下都可用肉眼观察到电致发光现象.同时,通过与光致发光谱进行比较,对电致发光谱中发光峰的起源和发光机制进行了探讨.     

Ar离子激光增强硅各向异性腐蚀速率的研究

研究了Ａｒ离子激光器与硅各向异性腐蚀技术相结合制造硅杯的方法。结果表明，激光照射能增强浸于ＫＯＨ溶液中硅的化学腐蚀速率，在入射光强为４．６Ｗ，ＫＯＨ溶液浓度为０．２２ｍｏｌ，温度为９０℃的条件下，得到＜１００＞硅的腐蚀速率为２１μｍ／ｍｉｎ，是无激光照射时硅各向异性腐蚀速率的多倍。进而讨论了硅在ＫＯＨ溶液中腐蚀速率对激光光强的依赖关系以及实验温度对腐蚀速率的影响问题。     

砷化镓激光器脊型波导的制备

本文主要研究了用湿法腐蚀的方法制备砷化镓激光器脊型波导,具体研究了砷化镓（GaAs）、铟镓磷（ InGaP）、铝镓铟磷（AlGaInP）材料的腐蚀。本文还成功地配制了能同时腐蚀铟镓磷和铝镓铟磷材料的腐蚀液。我们还分析了腐蚀时间和腐蚀浓度对脊型形状和脊型深度的影响。最后,在合适的条件下,本文得到了合适的脊型深度和光滑的脊型表面,而且得到的脊型的陡直度很小。这些结果表明这些腐蚀液将有用于激光器的制备。     

Polarity Analysis of Self-Seeded Aluminum Nitride Crystals Grown by Sublimation

Self-seeded aluminum nitride (AlN) crystals were successfully grown in a tungsten crucible by the sublimation method. The polarities along the growth direction of these AlN samples were characterized by chemical etching, combined with high-resolution transmission electronic microscopy (HRTEM) and Raman spectroscopy. It has been proven by our experimental results that etching in KOH solution and in molten KOH-NaOH can be a reliable method to determine the surfaces with different polarities. Chemically active N-polar (0001) AlN surfaces were removed appreciably, while only etch pits related to threading dislocations were observed on Al-polar surfaces after chemical etching. HRTEM images revealed that there are noticeable inversion domain boundaries in the samples. Raman spectrum measurements showed the vibration mode change before and after etching in the same geometrical arrangement.     

硅在KOH中各向异性腐蚀的物理模型

针对硅在KOH中的各向异性腐蚀提出了一个新的物理模型.此模型从微观角度出发,根据实际的腐蚀化学反应过程确定了若干微观状态,提出了反映腐蚀特性的若干微观参数.将腐蚀温度、浓度等对腐蚀速率的影响也反映了进去.计算结果与实验结果进行了对比,表明此模型在解释硅在KOH中各向异性腐蚀特性等方面具有一定的合理性.