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.     

硅深刻蚀中掩蔽层材料刻蚀选择比的研究

基于硅的高深宽比微细结构是先进微器件的关键结构之一,在其加工工艺中,具有高选择比的掩蔽层材料是该结构实现的重要保证.研究了在感应耦合等离子体刻蚀过程中射频功率和气体流量对不同材料刻蚀性能的影响,获得了在SF6等离子体中Si,SiO2,MgO以及Al等材料的刻蚀速率,同时获得了在该等离子体中Si相对SiO2,MgO以及Al的选择比.通过比较研究,得到了硅深刻蚀中最佳的掩蔽层材料及刻蚀工艺参数.     

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.     

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。     

RIE工艺参数对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响

基于4H-SiC材料的微机电系统(MEMS)器件(如压力传感器、微波功率半导体器件等)在制造过程中,需要利用干法刻蚀技术对4H-SiC材料进行微加工.增加刻蚀速率可以提高加工效率,但是调节刻蚀工艺参数在改变4H-SiC材料刻蚀速率的同时,也会对刻蚀表面粗糙度产生影响,进而影响器件的性能.为了提高SiC材料的刻蚀速率并降低刻蚀表面粗糙度,满足4H-SiC MEMS器件研制的需求,本文通过优化光刻工艺参数(曝光模式、曝光时间、显影时间)获得了良好的光刻图形形貌,改善了刻蚀掩模的剥离效果.实验中采用SF6和O2作为刻蚀气体,镍作为刻蚀掩模,分析了4H-SiC反应离子刻蚀工艺参数(刻蚀气体含量、腔体压强、射频功率)对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响.实验结果表明,通过优化干法刻蚀工艺参数可以获得原子级平整的刻蚀表面.当SF6的流量为330 mL/min,O2流量为30 mL/min,腔体压强为4 Pa,射频功率为300 W时,4H-SiC材料的刻蚀速率可达到292.3 nm/min,表面均方根粗糙度为0.56 nm.采用优化的刻蚀工艺参数可以实现4H-SiC材料的高速率、高表面质量加工.     

沟槽肖特基器件Si深槽刻蚀工艺

深硅刻蚀工艺是制造沟槽肖特基器件的关键技术.Si深槽的深度影响肖特基反向击穿电压,深槽的垂直度影响多晶Si回填效果,侧壁平滑度及深槽底部长草现象对器件的耐压性能影响显著.采用SF6/O2常温刻蚀工艺刻蚀Si深槽.研究了工艺压力、线圈功率、SF6/O2比例以及下电极功率等参数对沟槽深度均匀性和垂直度的影响.得到了使Si深槽形貌为槽口宽度略大于槽底,侧壁光滑,且沟槽深度均匀性为2.3％左右的工艺条件.利用该刻蚀工艺可实现沟槽多晶Si无缝回填.该工艺条件成功应用于沟槽肖特基器件制作中,反向击穿电压达到58 V,反向电压通48 V,漏电流为11.2 μA,良率达到97.55％.     

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.     

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。     

多晶硅薄膜晶体管工艺中的反应性离子刻蚀

对多晶硅薄晶体管器件工艺中的反应性离子刻蚀技术进行研究，给出了Ta、p-Si等多晶硅薄膜晶体管器件中常见薄膜的刻蚀速率，通过工艺参数的优化，使薄膜间的选择比在2-20，可选择；并通过气体掺杂，实现了SiNx对p-Si的选择比从-1到2的反转。     

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.     

Silicon Deep Etching Techniques for MEMS Devices

Silicon deep etching technique is the key tabrication step in the development of MEMS. The mask selectivity and the lateral etching control are the two primary factors that decide the result of deep etching process. These two factors are studied in this paper. The experimental results show that the higher selectivity can be gotten when F- gas is used as etching gas and A1 is introduced as mask layer. The lateral etching problems can be solved by adjusting the etching condition, such as increasing the RF power, changing the gas composition and flow volume of etching machine.     

反应离子刻蚀PMMA的各向异性刻蚀研究

研究目的是优化Ni掩膜PMMA RIE的刻蚀参数，在氧刻蚀气体中加入表面钝化性气体CHF3，以较快的刻蚀速率获得垂直的侧壁和最小的掩模钻蚀。采用平行板结构的反应离子刻蚀机刻蚀，研究了刻蚀气压，CHF3/O2比率和刻蚀温度对垂直、侧向刻蚀速率和PMMA微结构形貌的影响。试验表明：当CHF3含量大于50%或O2工作气压较低时，会显著影响RV/RL比，当RV/RL比大于8时，试样呈现出完全各向异性刻蚀。     

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。     

GaAs和InP基HFET工艺中的选择腐蚀技术

综合了 Ga As和 In P基 HFET工艺中的选择腐蚀技术的有关报道 ,重点介绍了应用 ICP设备和气体组合 BCl3+ SF6 进行异质结材料组合的干法腐蚀实验 ,腐蚀后在显微镜和扫描电镜下观察窗口平整干净、作迁移率测试等与湿法腐蚀的片子相比较没有看出差别 ,适宜用于器件工艺。     

SiC ICP背面通孔刻蚀研究

介绍了利用ICP设备,使用SF6基气体对4H-SiC衬底进行背面通孔刻蚀的技术。研究了金属刻蚀掩模、刻蚀气体中O2含量的变化、反应室压力、RF功率和ICP功率等各种条件对刻蚀结果产生的影响,重点对刻蚀气体中O2含量和反应室压力两个条件进行了优化。通过对刻蚀结果的分析,得出了适合当前实际工艺的优化条件,实现了厚度为100μm、直径为70μm的SiC衬底GaN HEMT和单片电路的背面通孔刻蚀,刻蚀速率达700nm/min,SiC和金属刻蚀选择比达到60∶1。通过对工艺条件的优化,刻蚀出倾角为75°～90°的通孔。     

Si在SF6＋N2中反应离子刻蚀及其剖面的研究

本文报导了用ＳＦ＿６＋Ｎ＿２混合气体反应离子刻蚀Ｓｉ及其剖面的实验结果，研究了在刻蚀时，混合气体的成份和射频功率密度对Ｓｉ的蚀速影响以及Ｓｉ的负载效应，通过实验得到了一种获得Ｓｉ的腐蚀垂直剖面的方法，该腐蚀技术在制作微机械马达和周期为４６６．８ｎｍ的二级光栅（线宽０．２μｍ）中得到应用。     

A preliminary study of SF6 based inductively coupled plasma etching techniques for beta gallium trioxide thin film

Beta phase Gallium trioxide (β-Ga₂O₃) thin film was grown by metal organic chemical vapor deposition technology. Mixture gases of SF₆ and Ar were used for dry etching of β-Ga₂O₃ thin film by inductively coupled plasma (ICP). The effect of SF₆/Ar (etching gas) ratio on etch rate and film etching damage was studied. The etching rate and surface roughness were measured using F20-UN thin film analyzer and atomic force microscopy showing that the etching rate in the range between 30 nm/min and 35 nm/min with an improved surface roughness was obtained when the reactive mixed gas of SF₆/Ar was used. The analysis of X-ray diffraction and transmission spectra further confirmed the non-destructive crystal quality. This work demonstrates that the properly proportioned mixture gases of SF₆/Ar is suitable for the dry etching of β-Ga₂O₃ thin film by ICP and can serve as a guide for future β-Ga₂O₃ device processing.     

Reactive sputter etching of Al in BCl3

Etching of Al is studied in pure BCl₃ as well as in mixtures with other gases in the reactive sputter etching mode in a cryopumped system. Etch rate, selectivity with respect to positive photoresist, SiO₂ and Si and etch profiles are investigated as a function of gas composition, gas pressure, flow rate and plasma power. Plasma chemical processes are monitored by quadrupole mass spectroscopy as well as by optical emission spectroscopy. Perfectly square Al-profiles can be etched if etch rates are kept below 1000 A/min. Al-patterns running over steep steps can also be clearly defined if a certain amount of overetching can be tolerated. The experimental data indicate that the etch process is reactant supply limited. Anisotropic etching is achieved by either a ‘surface inhibitor mechanism’ or the formation of a sidewall protecting film.     

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。     

蚀刻在PCB生产中应用和工艺控制

本文以实验的方法确定蚀刻速度与各参数的关系,控制蚀刻质量的精确度,减少蚀刻过程中侧蚀现象,并详细介绍喷琳蚀刻液在复杂三维曲面上制作精细图形的工艺过程,阐述了在工艺操作过程中应注意的诸多因素,制作精细线宽/间距精度达到2mil/2mil。