InAs/GaSb超晶格探测器台面工艺研究

InAs/GaSb SLs探测器台面刻蚀常用的工艺有干法刻蚀和湿法刻蚀.研究了三种等离子刻蚀气体(Cl2基, Ar基和CH4基)对超晶格的刻蚀效果,SEM结果表明,CH4基组分能够得到更加平整的表面形貌和更少的腐蚀坑;之后采用湿法腐蚀工艺,用于消除干法刻蚀带来的刻蚀损伤,分别研究了酒石酸系和磷酸系两种腐蚀溶液的去损伤效果,结果表明,磷酸系腐蚀液的去损伤效果更好,且腐蚀速率更加稳定.采用优化的台面工艺制备了InAs/GaSb SLs探测器,其I-V特性曲线表明二极管具有较低的暗电流,其77 K时动态阻抗R0A =1.98104 cm2.     

InAs/GaSb超晶格探测器台面工艺研究

InAs/GaSb SLs探测器台面刻蚀常用的工艺有干法刻蚀和湿法刻蚀。研究了三种等离子刻蚀气体(Cl2基, Ar基和CH4基)对超晶格的刻蚀效果,SEM结果表明,CH4基组分能够得到更加平整的表面形貌和更少的腐蚀坑;之后采用湿法腐蚀工艺,用于消除干法刻蚀带来的刻蚀损伤,分别研究了酒石酸系和磷酸系两种腐蚀溶液的去损伤效果,结果表明,磷酸系腐蚀液的去损伤效果更好,且腐蚀速率更加稳定。采用优化的台面工艺制备了InAs/GaSb SLs探测器,其I- V特性曲线表明二极管具有较低的暗电流,其77 K时动态阻抗R0A =1.98×104Ωcm2。     

硫化铵钝化锑化镓表面的化学与电学性质研究

本文利用X射线光电子能谱（XPS）,飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和电流-电压特性（I-V）对不同硫化铵溶液（(NH4)2S）钝化后的锑化镓（GaSb）表面化学性质进行了研究。通过对比,发现中性(NH4)2S S溶液对GaSb表面的钝化能力要优于纯(NH4)2S溶液和碱性(NH4)2S S溶液。碱性(NH4)2S S溶液在有效去除GaSb表面氧化物的同时形成硫化物产物以改善器件性能。TOF-SIMS测试结果从另一方面证实纯(NH4)2S溶液钝化也会形成硫化物产物,但该产物在纯(NH4)2S溶液中是可溶的,以至于很难稳定地存在。3D光学轮廓仪测试结果显示中性(NH4)2S S溶液钝化的GaSb表面具有最低的粗糙度。I-V测试结果表明中性(NH4)2S S溶液钝化能显著提高GaSb基肖特基二极管的电学性能。综上所述,中性(NH4)2S S溶液的钝化效果在改进GaSb表面性质方面具有最优的结果。     

InAs/GaSb超晶格红外探测器台面湿法腐蚀研究

研究了不同腐蚀体系对InAs/GaSb超晶格材料台面的刻蚀,并从中选择了由氢氟酸、酒石酸和双氧水构成的酒石酸腐蚀体系。该体系较适合InAs/GaSb超晶格材料的刻蚀,刻蚀速率稳定,下切效应小。进一步研究发现当HF达到一定浓度后不再影响刻蚀速度;在较低的酒石酸和双氧水浓度下,刻蚀速度是由氧化过程控制,且反应速度和双氧水的浓度成正比。腐蚀液配比为酒石酸(3.5g)∶H2O2(4mL)∶HF(1mL)∶H2O(400mL),刻蚀速度约为0.5μm/min。     

中红外半导体激光器GaSb基材料的刻蚀研究

锑化物半导体激光器在中红外波段具有广泛的应用前景。针对目前GaSb基材料的刻蚀工艺存在的问题,对现有的GaSb基材料的湿法刻蚀工艺进行了改进,实验分别用氢氟酸系和磷酸系对GaSb材料进行湿法刻蚀,并在两种酸系溶液中分别加入酒石酸进行对比试验。实验分析表明,这两种腐蚀液对GaSb材料都有较好的刻蚀效果,腐蚀速率稳定,适当调整腐蚀液组分可以调控腐蚀速率,刻蚀后形貌良好,材料表面平整光滑。其中氢氟酸系加入酒石酸后随着溶液稀释比的增加,刻蚀速率下降先快后慢,最后几乎不变化;磷酸系加入酒石酸后通过调整体系组分可以减轻湿法刻蚀工艺中广泛存在的下切效应以及钻蚀现象。     

工艺参数对Si深槽刻蚀的影响

采用Bosch技术研究了在Si深槽刻蚀中刻蚀/钝化比、刻蚀阶段钝化气体保护时间、刻蚀和钝化工艺重叠时间等工艺参数对刻蚀结果的影响。通过不同工艺条件的试验,发现刻蚀钝化比是影响侧壁结构的主要因素,其大小直接影响了深槽的垂直度;适当增加刻蚀阶段钝化气体通入时间对减小线宽损失有很大的作用,但增加过多会产生长草效应;合适的刻蚀和钝化工艺重叠时间,不仅可以减小侧壁表面的起伏度,还可以一定程度上减小线宽损失。采用刻蚀/钝化比为7:5、刻蚀阶段钝化气体通入时间为25min、刻蚀、钝化工艺重叠时间分别为0.5、1s的工艺条件,成功地实现了一个垂直度达(90±0.1)°、深40μm、线宽损失小于50nm的Si深槽刻蚀结构。     

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格台面的ICP刻蚀研究

报道了采用Cl_2/N_2电感耦合等离子(ICP)组合体刻蚀工艺在InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面台面加工过程中的研究结果,实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长的PIN型超晶格材料。结果表明,气体流量比例直接对刻蚀速率和刻蚀形貌产生影响,氯气含量越高,刻蚀速率越大,当氮气含量增加,刻蚀速率降低并趋于一定值。当氯气和氮气的流量比例和等离子腔体内压力等参数一定时,随着温度升高,刻蚀速率和选择比在有限范围内同时线性增大,台面的倾角趋于直角,台面轮廓层状纹理逐渐消失,但沟道内变得粗糙不平,并出现坑点。在实验研究范围内,电感耦合等离子源的ICP功率和RF功率对刻蚀结果产生的影响较小。     

基于以顶层ITO为像素电极设计的产品工艺优化

HADS产品通常使用有机膜材料来减小寄生电容,以实现高像素密度(PPI)显示。本文对如何改善以顶层ITO为像素电极(Pixel Top)设计的有机膜产品的公共电极ITO与数据线间短路(DCS)不良进行了工艺优化研究。首先,通过显微镜、聚焦离子束对HADS有机膜产品DCS不良发生机理进行了分析,进而提出了第一钝化绝缘层刻蚀工序省略、保留第一钝化绝缘层至公共电极与像素电极间第二钝化绝缘层刻蚀时进行"一步刻蚀"的工艺流程变更改善方案。针对新工艺流程验证中TFT栅极过孔处第一钝化绝缘层出现的底切不良,通过调整等离子增强化学气相沉积成膜参数改善第一钝化绝缘层膜质,并选取最优成膜条件进一步调整干法刻蚀参数改善刻蚀形貌,获得了优良的栅极过孔刻蚀坡度角。优化后的"一步刻蚀"工艺进行的TFT基板,其栅极过孔第一钝化绝缘层坡度角小于40°,与栅极绝缘层间无明显刻蚀台阶。量产验证有机膜缺失导致的DCS发生率降为0。通过优化工艺,在降低产品不良率的同时还减少了工艺步骤,提升了产能。     

工艺参数对Si深槽刻蚀的影响

采用Bosch技术研究了在Si深槽刻蚀中刻蚀/钝化比、刻蚀阶段钝化气体保护时间、刻蚀和钝化工艺重叠时间等工艺参数对刻蚀结果的影响。通过不同工艺条件的试验,发现刻蚀钝化比是影响侧壁结构的主要因素,其大小直接影响了深槽的垂直度;适当增加刻蚀阶段钝化气体通入时间对减小线宽损失有很大的作用,但增加过多会产生长草效应;合适的刻蚀和钝化工艺重叠时间,不仅可以减小侧壁表面的起伏度,还可以一定程度上减小线宽损失。采用刻蚀/钝化比为7：5、刻蚀阶段钝化气体通入时间为25min、刻蚀、钝化工艺重叠时间分别为0.5、1s的工艺条件,成功地实现了一个垂直度达（90±0.1）°、深40μm、线宽损失小于50nm的Si深槽刻蚀结构。     

GaSb晶片钝化工艺对抛光表面的影响

锑化镓(GaSb)作为常用的III-V型半导体材料,因其易于氧化的性质而限制了其应用效果,而硫钝化是一种常见而有效的应对手段。该文选取了硫化铵溶液,对化学机械抛光后的晶片表面进行处理,以研究硫钝化工艺中钝化时间对抛光面的影响。实验结果通过原子力显微镜(AFM)和X线光电子能谱(XPS)进行了表征,研究发现,经硫化铵溶液处理后,与Ga相比,Sb的硫化程度更完全,且该程度会随着硫化时间的延长而逐渐加大。另外,处理时间长会加重GaSb晶片表面的腐蚀,使其表面起伏加剧,表面粗糙度增大。     

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.     

InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面台面的 ICP 刻蚀研究

本文报道了采用Cl2/N2电感耦合等离子（ICP）组合体刻蚀工艺在InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面台面加工过程中的研究结果,实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长的PIN型超晶格材料。结果表明,气体流量比例直接对刻蚀速率和刻蚀形貌产生影响,氯气含量越高,刻蚀速率越大,当氮气含量增加,刻蚀速率降低并趋于一定值。当氯气和氮气的流量比例和等离子腔体内压力等参数一定时,随着温度升高,刻蚀速率和选择比在有限范围内同时线性增大,台面的倾角趋于直角,台面轮廓层状纹理逐渐消失,但沟道内变得粗糙不平,并出现坑点。在实验研究范围内,电感耦合等离子源的ICP功率和RF功率对刻蚀结果产生的影响较小。     

IGZO-TFT钝化层三元复合结构过孔刻蚀

IGZO-TFT钝化层设计三元复合过孔结构,出现了20%过孔相关不良。本文以CF4/O2为反应气体,采用控制变量法,从功率、气体成分和比例、压力等方面对氧化物TFT钝化层的电感耦合等离子体刻蚀机理进行研究。当钝化层为SiO2或SiNx单组分时,氧气可以促进刻蚀反应;随着CF4/O2比例增加,刻蚀速率先增大后趋于稳定,并且当CF4/O2=15/8时,刻蚀速率和均一性达到最优;与源功率相比,提高偏压功率在提升刻蚀速率中起主导作用,同时均一性控制在15%以内;当压力在4Pa以内时,刻蚀速率随着压力的降低而增加。据此分析,对复合结构SiNx/SiO2、SiO2/SiNx、SiNx/SiO2/SiNx的刻蚀过程进行优化,得到了形貌规整、无残留物的过孔,过孔相关不良得到100%改善。     

垂直腔面发射激光器中GaAs/AlGaAs的选择性刻蚀技术研究

在氧化物限制型垂直腔面发射激光器制备中,刻蚀GaAs/AlGaAs时因异质型材料常出现选择性内蚀现象,这会直接影响后续的氧化工艺及电极钝化的效果。针对因选择性内蚀而出现的"镂空"现象,对湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺进行详细研究,研究结果表明通过调整刻蚀液体积配比和感应耦合等离子体(ICP)刻蚀下电极射频功率可有效消除"镂空"现象。湿法刻蚀中,当刻蚀液H_3PO_4-H_2O_2-H_2O各物质体积配比为1\:1\:10时,得到了陡直度较好且光滑的侧壁。ICP干法刻蚀时,通过改变下电极RF功率可调整腔室内的化学刻蚀和物理刻蚀的动态平衡,在下电极射频功率为100 W时,"镂空"现象基本消失,且侧壁陡直度大于80°。     

InAs/GaSb二类超晶格红外探测材料的ICP刻蚀

分别采用 Cl2/Ar和SiCl4/Ar作为刻蚀气体对InAs/GaSb二类超晶格红外探测材料进行ICP（Inductively Couple Plasma）刻蚀。结果表明,两种刻蚀气体的刻蚀深度与刻蚀时间都呈线性关系;在2 mTorr气压下,RF功率为50 W,SiCl4流量为3 sccm,Ar为9 sccm时,刻蚀速率为100 nm/min,且与材料的掺杂浓度无关。实验还表明,SiCl4/Ar作为刻蚀气体时,Ar流量在很大范围内对刻蚀速率没用明显影响,但Ar的流量越大,刻蚀的均匀性越好;用Cl2/Ar作为刻蚀气体时,刻蚀速率也是100 nm/min,但Ar流量对刻蚀速率有影响:当Ar流量小于3 sccm时,刻蚀速率随Ar流量的减小而明显降低。     

双层侧壁保护的Si深槽刻蚀技术

提出了一种先进的ICP Si深槽刻蚀工艺。在"Bosch"工艺的基础上加以改进,以SF6/O2作为刻蚀气体,C4F8作为侧壁钝化气体,通过在刻蚀过程中引入少量的O2,使得在刻蚀Si深槽过程中侧壁形成由氧离子辐照产生的SiO2薄膜和CFx聚合物淀积产生的双层保护层,强烈保护Si槽侧壁不被刻蚀,保证了良好的各向异性刻蚀。同时,通过优化刻蚀和钝化的时间周期,进一步提高了刻蚀后Si槽的陡直度和平滑的侧壁效果。采用这种工艺技术可制作出满足台面晶体管、高性能梳状沟槽基区晶体管需要的无损伤、平滑陡直的Si槽侧壁形貌。     

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波焦平面阵列台面ICP刻蚀技术研究

本文采用SiO₂/SiN作为掩膜对InAs/GaSbⅡ类超晶格红外材料进行感应耦合等离子体（ICP）刻蚀条件研究,得到InAs/GaSbⅡ类超晶格较好的刻蚀条件以提升红外探测器性能。对ICP刻蚀过程中容易出现台面侧向钻蚀以及台面底部钻蚀两种现象进行了详细研究,通过增加SiO₂膜层厚度以及减小Ar气流量,可有效减少台面侧向钻蚀;通过减小下电极射频功率（RF）,可有效消除台面底部钻蚀。采用适当厚度的SiO₂/SiN掩膜以及优化后的ICP刻蚀参数可获得光亮平整的刻蚀表面,表面粗糙度达到0.193 nm;刻蚀台面角度大于80°,刻蚀选择比大于8.5:1;采用优化后的ICP刻蚀条件制备的长波640×512焦平面器件暗电流密度降低约1个数量级,达到3×10－4 A/cm2,响应非均匀性、信噪比以及有效像元率等相关指标均有所提高,并获得了清晰的焦平面成像图。     

InAs/GaSb Ⅱ型超晶格中波红外光电二极管的硫化研究

采用分子束外延( MBE)技术,在GaSb衬底上生长了pin结构InAs(8 ML)/GaSb(8 ML)超晶格材料,响应光谱显示截止波长在5μm附近.通过腐蚀、光刻、溅射等工艺,制备了pin结构中波红外光电二极管.采用(NH4)2S+ZnS双层硫化对二极管表面进行钝化,(NH4)2S硫化后的二极管表面漏电流密度降低一...     

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料台面腐蚀

研究了InAs/GaSbⅡ类超晶格的几种台面腐蚀方法.实验所用的InAs/GaSbⅡ类超晶格材料是使用分子束外延设备生长的,材料采用PIN结构,单层结构为8 ML InAs/8 ML GaSb.腐蚀方法分为干法刻蚀和湿法腐蚀两大类.干法刻蚀使用不同的刻蚀气氛,包括甲基、氯基和氩气;湿法化学腐蚀采用了磷酸系和酒石酸酸系的腐蚀液.腐蚀后的材料台阶高度是使用α台阶仪测量,表面形貌通过晶相显微镜和扫描电镜表征.经过对比研究认为,干法刻蚀中甲基气氛刻蚀后的台面平整,侧壁光滑,侧壁角度为约80度,台阶深度易控制,适合深台阶材料制作.湿法腐蚀中磷酸系腐蚀效果好,台面平整,下切小,表面无残留,适用于焦平面红外器件制作工艺.     

基于InAs/GaSb超晶格的中波段红外焦平面材料生长与器件制备

本文展示了基于InAs/GaSb二类超晶格材料的中红外焦平面器件制备研究。探测器材料由400周期的结构为8ML InAs /8ML GaSb 的超晶格构成。超晶格材料通过分子束外延技术在N 型GaSb(100)衬底上生长。超晶格层与GaSb衬底层的失配被降低到148.9ppm,通过高分辨X射线衍射分析得到超晶格层的1级衍射峰半缝宽达到28arcsec.。单元探测器和128×128像元红外焦平面通过柠檬酸系腐蚀配方制备完成。通过I-V测试分析表明器件工艺中的化学和物理钝化能够有效降低器件的表面漏电流。最终单元探测器件在77K温度下50%截止波长为4.73微米,R₀A 达到 10³Ωcm²量级。最后我们对焦平面器件进行了成像实验,测试条件为积分时间0.5ms,光圈F/2.0,器件黑体平均探测率达到2.01 × 10⁹cmHz^1/2W^-1.。