C_(4)F_(6)/SF_(6)混合气体对硅基材料的ICP刻蚀工艺研究北大核心CSCD

为避免深硅刻蚀工艺所引起的扇贝纹效应,同时减少其工艺气体所带来的温室效应,本文将新一代环保电子刻蚀气C4F6引入硅刻蚀工艺,采用刻蚀与钝化同步进行的伪Bosch工艺刻蚀硅槽孔。研究了ICP功率、RIE功率、腔体压强和C_(4)F_(6)/SF_(6)气体流量比对刻蚀速率、光刻胶/硅刻蚀选择比及刻蚀形貌的影响。结果表明,一定程度增加ICP功率和RIE功率可分别提高等离子体密度和物理轰击刻蚀作用;腔体压强对粒子平均自由径有较大影响;而C4F6流量的增加可加强刻蚀侧壁保护机制。通过综合优化工艺参数,获得了2.8μm/min硅刻蚀速率,3.1的光刻胶/硅刻蚀选择比和侧壁平坦,表面光滑,垂直度高的刻蚀形貌。     

反应离子刻蚀工艺仿真模型的研究

以ＳＦ６／Ｎ２混合气体对Ｓｉ反应离子刻蚀工艺研究为例提出干法刻蚀计算机工艺模拟的方法：在分段拟合优化工艺条件下采用人工神经网络该当建立干法刻蚀仿真模型,可以预测绘定射频功率、总气流量下刻蚀速率和纵横比,并且以仿真实验数据训练模型学习,模型具有通用性,与设备无关。     

HfO2薄膜的反应离子刻蚀特性研究

研究了HfO2薄膜在CHF3/Ar和SF6/Ar等气体中的反应离子刻蚀机理.结果表明刻蚀气体的组分和射频偏压对刻蚀速率有较大影响,而气体流量影响不大.CHF3和SF6与HfO2的反应产物具有较好的挥发性,Ar的引入不仅可以打破分子之间的键合促进刻蚀产物的形成,而且通过轰击加快产物从材料表面解吸,从而提高HfO2刻蚀速率.AFM测量结果表明刻蚀降低了HfO2表面粗糙度,显示刻蚀工艺对材料的低损伤.     

GaAs材料ICP刻蚀中光刻胶厚度及刻蚀条件对侧壁倾斜度的影响

使用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术刻蚀GaAs材料,在光刻过程中采用不同厚度的光刻胶,研究在同一刻蚀条件下不同光刻胶厚度对刻蚀图形侧壁倾斜度的影响,并研究了光刻胶厚度对侧壁倾角影响在不同大小图形刻蚀中的尺寸效应,提出了关于刻蚀机理的尺寸增益现象及可能发生的刻蚀离子的散射模型,解释了光刻胶厚度较大时小线宽图形侧壁倾角...     

类金刚石薄膜的反应离子刻蚀

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小、独立的类金刚石薄膜微器件,反应离子刻蚀是一种有效地刻蚀方法。研究了氧气与氩气的混合气体进行类金刚石薄膜刻蚀的主要工艺参数(刻蚀时间、有无掩膜、氩氧体积混合比、负偏压)。研究结果表明:在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;有无掩膜对刻蚀速率无明显影响;流量一定时,刻蚀速率随氩氧体积比的增大而降低,随负偏压的增大先增大后减小。实验得到最佳刻蚀条件,在此条件下,刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的微器件,并成功制备出"独立"的微齿轮,进行了组装。     

CF4/CHF3反应刻蚀石英和BK7玻璃

用CF4/CHF3作为工作气体对石英和BK7玻璃进行了研究,分析了气体组分、气体流量和射频偏压等几种因素对刻蚀速率的影响,结果表明刻蚀速率与射频偏压的均方根成正比.在1 CF4∶1CHF3的等离子体中由于与光刻胶良好的刻蚀选择比,在石英基片上获得了侧壁陡直的槽形.用光学表面轮廓仪观测的结果表明偏压的增加和过高的气体流量易使基片表面质量下降.     

磁增强反应离子刻蚀系统中的发射光谱诊断技术

利用发射光谱诊断技术研究了磁增强反应离子刻蚀系统中CF4＋O2的辐射谱、谱线成分及强度，分析了谱线强度与射频辐射功率、氧气含量的关系，并与没有磁场存在时的情况作了比较。     

SiO2平面光波导工艺中的反应离子刻蚀研究

利用反应离子刻蚀工艺实现硅基SiO2平面光波导的刻蚀,研究了不同刻蚀条件对刻蚀速率、刻蚀选择比、刻蚀侧壁光洁度等刻蚀结果的影响,并首次研究了分别以无定形硅与多晶硅作为SiO2波导刻蚀掩膜对刻蚀垂直度的影响.利用改进的SiO2反应离子刻蚀工艺,得到了传输损耗极低的SiO2光波导.     

平行板反应离子刻蚀系统均匀磁场的数值计算

在平行板反应离子刻蚀系统的圆筒形腔体的侧壁上绕上电流线圈后,系统中的磁场强度和均匀性都可进行调节。本文根据螺线管线圈内部磁场的分布规律,通过数值计算的方法在该系统中获得均匀的磁场。     

基于线算法的ICP深反应离子刻蚀模型

电感耦合等离子体(ICP)刻蚀是目前集成电路与微机电系统制造的关键工艺之一.利用一种改进的复合交替深刻蚀(TMDE)模型对ICP深反应离子刻蚀(Deep-RIE)进行了工艺仿真建模.根据深反应离子刻蚀中Footing效应的实验特征,提出了针对这一现象的表面描述方程,并借助实验手段确定了该表面描述方程中的参数,从而为模型添加了一种简单有效的Footing效应模拟模块.最后对Deep-RIE和Footing效应刻蚀表面进行模拟,验证了模型的有效性和可用性.     

二氧化硅纳米颗粒的反应离子刻蚀及其在硅纳米针尖制备中的应用

系统地研究了硅衬底上二氧化硅纳米颗粒的反应离子刻蚀（R IE）过程,并在此基础上制备了可用于场发射的硅纳米针尖阵列.首先,采用改进的蒸发法在硅衬底上实现二氧化硅纳米颗粒的单层密排结构,再采用典型的刻蚀二氧化硅的RIE技术同时刻蚀硅衬底和二氧化硅纳米颗粒,在对纳米颗粒尺寸随刻蚀进行而改变的电镜照片分析的基础上,获得了相应的二氧化硅纳米颗粒刻蚀模型,计算得到横向和纵向的刻蚀速率;当刻蚀后的二氧化硅纳米颗粒从衬底上脱落后,进一步对硅衬底的刻蚀可以得到锐利的硅纳米针尖阵列,初步的实验结果表明,所制备的硅纳米针尖具有较好的场发射特性.     

离子刻蚀对磁控溅射氧化铝薄膜的影响

研究了PET薄膜表面经氩离子刻蚀后其物理性能的变化,经氩离子刻蚀后磁控溅射沉积Al2O3薄膜表面的测试结果表明:离子刻蚀使PET基体表面更加洁净;Al2O3与基体的结合强度增大;镀膜表面更加均匀;虽然对阻隔性的影响不大,但由于结合强度的增加,Al2O3膜在使用的过程中,膜层不易脱落,对保持阻隔性有一定的作用.     

一种XeF2对硅的脉冲自发刻蚀

XeF2不需要任何电离作用,与硅可发生自发反应,可用作对硅各向同性干法刻蚀.研制了一个使用脉冲法对二氧化硅/硅体系进行XeF2刻蚀的系统,利用该系统实现了高SiO2/Si、光刻胶/Si刻蚀选择比之硅刻蚀,并对刻蚀速率与刻蚀压强、刻蚀表面粗糙度与刻蚀深度之间的关系进行实验研究.     

锗表面二维亚波长结构的反应离子刻蚀制备

为了获得具有金字塔结构的二维亚波长结构表面,提高其高宽比,用掩模曝光光刻及反应离子刻蚀技术,以SF6和O2为反应气体,在Ge衬底上制备了二维亚波长结构.用扫描电镜对刻蚀图形的形貌进行了观察,研究了功率、气压、气体流量及掩模图形对刻蚀图形的影响.结果表明:刻蚀图形腰部被优先刻蚀,形成凹陷的侧壁轮廓;O2流量增大有利于在侧壁形成保护层,从而减小腰部刻蚀、增大顶部及根部刻蚀;功率及气压过大或过小均会使侧壁刻蚀较大;方形图案比圆形图案掩模更有利于刻蚀出深度较大的亚波长结构.     

光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽

为解决用光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽过程中出现均匀性差的问题,在分析了传统光助电化学刻蚀装置中存在的不足的基础上,设计并制作了一套新型大面积光助电化学刻蚀装置.该装置通过特殊设计的花洒式溶液循环机构和水冷隔热系统,解决了大面积硅片在长时间深刻蚀过程中出现的溶液升温和气泡堆积的问题.借助这套装置能够实现127 mm（5 inch）及以上大面积硅片的均匀深刻蚀.同时,通过采用以0.01 A/min的速率逐步增加刻蚀电流的方法,来补偿侧向腐蚀对槽底电流密度的影响,保证了整个刻蚀过程中硅深槽形貌的一致性.最终在整个127 mm硅片上制作出了各处均匀一致的硅深槽,深度达60μm、深宽比在20以上.     

硅基光子晶体板的光刻和反应离子刻蚀

用光刻和反应离子刻蚀的方法对硅材料光子晶体板的制作进行了研究。实验发现,与激光 直写曝光相比,光刻曝光更有利于胶上图形的陡直度。扫描电子显微镜测试表明,反应离子刻蚀后得到深3.3μm,晶格周期10.95μm,占空比50%的孔状光子晶体板结构,孔的陡直度保持较好,基本满足设计要求。     

SiC材料的低速率浅刻蚀工艺研究

对比研究了SiC材料在CF4+O2混合气体中的ICP刻蚀和RIE刻蚀,获得了刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度随刻蚀功率、偏置功率、工作真空、氧含量等工艺条件的变化规律,研究结果表明,通过牺牲一定的刻蚀速率可以获得原子量级的刻蚀表面粗糙度,能够满足SiC微波功率器件研制的要求.     

基于硅基WLP封装的深孔刻蚀工艺研究

本工作针对硅基晶圆级封装(WLP,Wafer level package)的关键工艺技术——深孔刻蚀工艺进行了研究,通过对掩蔽层材料的选择和图形化工艺研究,制备出满足深孔刻蚀工艺要求的掩蔽层,并采用干法刻蚀设备进行深孔刻蚀和工艺优化,最终制作出工艺指标为:刻蚀深度185μm、深宽比9:1、陡直度90.08°、侧壁粗糙度小于64 nm、选择比46:1的硅深孔样品.该深孔刻蚀工艺可应用于薄膜体声波滤波器(FBAR,Film bulk acoustic resonator)晶圆级封装工艺的硅通孔互联(TSV,Through silicon via)技术中.     

PMMA的反应离子深刻蚀

对PMMA进行反应离子深刻蚀以获得高深度比微结构.研究了纯氧刻蚀气体中加入CHF3对刻蚀速率、图形形貌等的影响.纯氧刻蚀PMMA,钻蚀现象严重.加入CHF3后,刻蚀速率随CHF3含量增加而下降.加入适量CHF3,可以在侧壁形成钝化层,保护侧壁不受钻蚀.当CHF3含量为40%,刻蚀功率30 W,工作气压为4 Pa时,即使刻蚀深度达到400 μm,侧壁仍然陡直,刻蚀深宽比大于10.     

CF4/Ar等离子体刻蚀中入射角对SiO2刻蚀速率的影响

在CF4/Ar的感应耦合等离子体中,用"法拉第筒"式的方法研究了SiO2刻蚀速率与不同离子入射角度之间的关系.在所施加的-20～300V射频偏压范围内,SiO2基片的归一化刻蚀速率(NER)呈现两种情况,当偏压值＜100V时,归一化刻蚀速率的大小与基片倾斜角度θ符合余弦曲线规律;当偏压值＞100V时,θ在15°～60°范围内,归一化刻蚀速率的大小在大于相应的余弦值,θ＞60°时归一化刻蚀速率快速下降,在90°附近SiO2表面出现聚合物沉积.θ＜60°时,SiO2的表面刻蚀主要决定于入射离子与基片表面间的能量转换,转换能量的大小深刻地影响着SiO2的刻蚀速率,同时也影响形成于基片表面的碳氟聚合物的去除速率.