电感耦合等离子体刻蚀InSb芯片工艺的研究

随着InSb红外焦平面阵列探测器的发展,焦平面阵列规模不断增大,像元面积越来越小.湿法刻蚀因为其各向同性刻蚀的特点,导致像元的钻蚀严重,已经难以满足大规格InSb焦平面器件的要求.采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀大规格InSb阵列芯片,研究不同腔体压力对刻蚀速率、表面形貌的影响及InSb表面残留聚合物的去除方法.     

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。     

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。     

InSb晶片湿法化学刻蚀研究

随着大格式InSb FPA器件发展,像元间距越来越小,芯片总面积不断增加,对像元加工精度和均匀性都提出了极高的要求,原有的湿法刻蚀已越来越难于满足工艺要求,主要体现在湿法横向刻蚀导致原本设计很小的像元面积进一步缩小,严重降低InSb FPA的填充因子.通过实验,介绍一种湿法刻蚀工艺,可以较好解决上述问题.     

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°。     

InSb晶片的表面状态参数研究

随着InSb红外探测器的不断发展,像元数不断增加,线宽不断减小;在 采用外延工艺生长衬底时,人们对InSb晶片表面状态的要求也越来越高。主要讨论了 InSb晶片的表面状态参数及其相关的测试方法,列举了一些相关标准以及国内外厂家和研究机构对 表面状态参数的关注点,并找到了下一步的研发方向。该研究为生产更大规格的焦平面 探测器、提高探测器性能的稳定性以及给外延生长提供优质衬底打好了基础。     

基于高温热处理的InSb晶片性能研究

近年来,为了满足新一代百万像元、高集成度、高性能红外焦平面探测器的发展需求,人们对高晶格质量、高表面状态InSb晶片的要求越来越高.为了提高用生长态晶体加工的InSb晶片的性能,对晶片高温热处理进行了研究.通过采用特殊设计的晶片承载装置并结合相应的晶片热处理配合方法,优化了晶体生长态遗传的固有缺陷以及由晶片加工过程引入...     

以色列研制出用于中波红外成像的兆像元数字InSb探测器

自从20世纪90年代后期以来,以色列半导体器件公司研制并制造了各种各样的InSb二维焦平面阵列。这些焦平面阵列既有模拟形式的,也有数字形式的,其规格包括320×256、480×384和640×512等,各规格阵列的像元间距从15μm到30μm不等。它们已被用于许多红外系统及应用领域。为了满足人们对甚高分辨率中波红外探测器和系统的需要,该公司目前已研制出了一种像元数为1280×1024、像元尺寸为15μm的大规模二维InSb探     

外延型InSb(InAlSb)探测器工艺分析

结合相关文献对近年来InSb基MBE外延InSb(InAlSb)材料工艺及器件性能进行了梳理分析和总结,对还存在的问题进行了探讨。InSb基外延材料(尤其是InAlSb)确实具有低暗电流、噪声抑制、高工作温度和温度稳定性优势,但材料中存在的较多缺陷影响了探测器的信号电流、探测率、响应率和电阻。分子(原子)氢脱氧技术、生长温度和V/III比等工艺参数优化可以降低材料表面缺陷,提高像元的均匀一致性;继续优化材料结构和掺杂,可以提高探测器的信号响应和工作温度;继续优化刻蚀等器件工艺可为外延型大面阵焦平面阵列制备奠定基础。     

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。     

InSb红外焦平面器件台面刻蚀工艺研究

传统的湿法腐蚀工艺由于各向同性的特点,象元钻蚀严重,导致器件占空比下降,限制了锑化铟大面阵红外焦平面的发展。基于电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术,以BCl3/Ar为刻蚀气体,研究了不同气体配比、工作压力、RF功率对刻蚀效果的影响,获得了适用于锑化铟焦平面制备工艺的干法刻蚀技术。     

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。     

增黏剂(HMDS)在锑化铟光刻工艺中的应用

介绍了增黏剂(HMDS)的物化性质及其在光刻工艺中的作用,并且通过实验研究将增黏剂应用于锑化铟材料的光刻工艺,改善了锑化铟的表面状态,增强了锑化铟衬底与光刻胶的黏附性,进而在湿法腐蚀等后续工艺中提高了光刻胶的抗腐蚀性.     

ECR plasma etch fabrication of C-doped base InGaAs/InP DHBT structures: A comparison of CH4/H2/Ar vs BCl3/N2 plasma etch chemistries

We compare ECR plasma etch fabrication of self-aligned thin emitter carbondoped base InGaAs/InP DHBT structures using either CH₄/H₂/Ar or BCl₃/N₂ etch chemistries. Detrimental hydrogen passivation of the carbon doping in the base region of our structure during CH₄/H₂/Ar dry etching of the emitter region is observed. Initial conductivity is not recovered with annealing up to a temperature of 500°C. This passivation is not due to damage from the dry etching or from the MOMBE growth process, since DHBT structures which are ECR plasma etched in BCl₃/N₂ have the same electrical characteristics as wet etched controls. It is due to hydrogen implantation from the plasma exposure. This is supported with secondary ion mass spectroscopy profiles of structures which are etched in CH₄/D₂/Ar showing an accumulation of deuterium in the C-doped base region.     

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。     

Ar+刻蚀对InGaAs, n-InP和p-InP表面损伤及消除

研究了Ar+刻蚀对InGaAs, n-InP和p-InP表面的损伤，并用湿法腐蚀后处理消除损伤. Ar+刻蚀后InGaAs表面均方根粗糙度较小，而n-InP和p-InP表面明显变粗糙. 刻蚀后InGaAs PL强度增加，而n-InP和p-InP PL强度都减小. 用XPS分析了未刻蚀、Ar+刻蚀和湿法腐蚀后处理三种情况下样品表面原子含量.刻蚀后InGaAs表面In和Ga含量明显增加，n-InP和p-InP表面有严重P缺失. 湿法腐蚀后，样品表面原子含量和未刻蚀前基本一致.     

锑化铟的腐蚀特性研究

研究了不同的腐蚀液对InSb表面及台面腐蚀特性,利用金相显微镜和轮廓仪对样品表面形貌和制作精度进行了表征.通过大量的实验对比,得到一种对InSb有很好腐蚀特性的腐蚀液,腐蚀速度易于控制,晶片腐蚀后的表面比较光滑、均匀;对台面的钻蚀小,提高了台面的制作精度及器件的性能,解决了现有工艺中的难题.     

Process optimization and characterization of silicon microneedles fabricated by wet etch technology

In this research, we have optimized a fabrication technique for manufacturing microneedle arrays in standard silicon wafer ((100) orientation) using potassium hydroxide (KOH) wet etching. The etch behaviour of silicon was simulated for different mask shapes and sizes using SIMODE software. In the context of the fabrication process, we demonstrate the influence of the mask design and the processing environment such as etching parameters and etch bath conditions on the formation of silicon microneedle structures (needle height up to 300 μm) and its reproducibility. Single needle shear tests have been carried out to characterize the mechanical stiffness of fabricated microneedles.