低损伤碲镉汞长波红外焦平面探测器电极接触孔刻蚀技术研究

长波碲镉汞材料受结构、组分等因素影响。在制备器件过程中,刻蚀电极接触孔易发生材料损伤,影响芯片的成像性能。利用现有电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma, ICP)设备刻蚀长波碲镉汞芯片电极接触孔,采用分步刻蚀以避免损伤。该方法虽可提高芯片的成像质量,但效率低,难以应用于大规模生产。为了提高刻蚀效率和实现器件大规模制备,通过对ICP刻蚀机上下电极射频功率的协同优化,开发出长波碲镉汞芯片电极接触孔一次成型工艺。经中测验证,探测器(长波320×256,像元中心间距为30 μm)的盲元率仅为0.26%。该工艺能够实现低损伤电极孔刻蚀,可推广到大批量长波红外芯片制备。     

碲镉汞p型接触孔低损伤干法刻蚀技术研究

对碲镉汞材料干法刻蚀损伤进行研究,采用感应耦合等离子体干法刻蚀技术、湿法腐蚀方法完成碲镉汞接触孔刻蚀,通过扫描电子显微镜和激光扫描显微镜分析刻蚀后样品的表面形貌,利用伏安特性曲线分析刻蚀样品的表面损伤。实验结果表明,干法刻蚀工艺极易造成碲镉汞p型接触孔表面反型,提出了一种新型的干法混合刻蚀技术,该技术通过两步干法刻蚀工艺实现,有效地降低了刻蚀引入的表面损伤。     

材料形貌对碲镉汞红外焦平面器件性能的影响

碲镉汞材料表面的粗糙度对钝化膜层的质量、接触孔的光刻与刻蚀都有着显著的影响,研究其表面的粗糙度对器件性能的影响具有重要意义。在本文中,我们分别研究了碲镉汞的小平面形貌和台阶形貌对器件性能的影响,以及不同表面粗糙度的碲镉汞材料对器件制备工艺和最终性能的影响。研究表明,随着材料表面粗糙度的增加,钝化层的质量下降,接触孔的均匀性下降,且接触孔的形貌变差,I-V性能下降,最终导致器件的响应非均匀性增加,盲元数增加。     

原子力显微镜在材料器件工艺中的应用

介绍了原子力显微镜在碲镉汞材料器件工艺测试方面的应用。应用其可以进行磨抛后材料表面的粗糙度测试,接触孔形貌,以及外延后衬底的表面形貌。通过合理的选择扫描参数和探针,可以直观得到样品的表面形貌,接触孔还可以得到孔的尺寸和孔底形貌。尤其在接触孔测试方面,原子力的精度更高,抗干扰能力强且扫描结果更为直观,准确。本文通过对碲镉汞材料器件工艺中不同类型样品测试的介绍,认为原子力显微镜在碲镉汞材料器件工艺测试中发挥了较大的作用。     

ICP刻蚀气压对碲镉汞电学性能的影响

研究了利用ICP(Inductively Coupled Plasma)干法刻蚀工艺制备长波碲镉汞光导器件过程中刻蚀气体压强对材料电学参数的影响.发现增大气体压强会导致材料的电学性能衰退,表现为材料的载流子浓度增加、迁移率降低以及电阻率增加.分析认为增大的压强使得材料内部产生了更多的填隙Hg离子,增强了载流子受到的电离杂质散射作用;同时材料内部也产生了更多的缺陷,极化声子散射作用也因此加强.由此解释了在流片过程中出现的某一批次碲镉汞光导器件性能的恶化是该批次器件ICP刻蚀工艺中的气压参数增加所致.     

碲镉汞p-on-n长波异质结探测器材料的制备研究

报道了碲镉汞p+-on-n长波双层异质结材料和异质结台面器件的研究结果,重点研究了p+-on-n型双层异质结材料制备技术。通过水平滑舟富碲液相外延生长的方法在碲锌镉衬底上原位生长In掺杂碲镉汞n型吸收层材料,然后再采用富汞垂直液相外延技术制备p型As原位掺杂的碲镉汞cap层材料,从而获得p+-on-n型双层异质结材料,并通过湿法腐蚀、台面刻蚀以及钝化等工艺得到碲镉汞 p+-on-n长波异质结台面型器件。p+-on-n异质结器件结构可以有效克服少子寿命偏低等问题,在长波及甚长波波段具有更低的暗电流和更高的R0A值,这对于解决目前长波碲镉汞红外探测器暗电流大、结阻抗低的问题,提高长波及甚长波波段碲镉汞红外焦平面器件的性能具有重要的意义。     

碲镉汞p型接触孔湿法腐蚀工艺研究

针对碲镉汞芯片p型接触孔湿法腐蚀工艺进行研究,采用不同条件的湿法腐蚀工艺完成碲镉汞p型接触孔制备,通过扫描电子显微镜和激光扫描显微镜分析腐蚀后的接触孔表面形貌,电学接触性能通过伏安特性曲线表征。实验结果表明,传统湿法腐蚀工艺在碲镉汞芯片接触孔制备过程中存在钻蚀严重和均匀性不好等问题,针对以上问题提出了一种超声辅助湿法腐蚀工艺,制备出形貌及均匀性较好的p型接触孔。     

基于非平衡模式的碲镉汞高工作温度探测器

本文回顾了当前国内外高工作温度碲镉汞红外探测器的技术路线和相应的器件性能,在碲镉汞器件暗电流的温度特性分析的基础上,讨论了基于非平衡工作模式的碲镉汞探测器的基本原理、器件结构设计和暗电流机制,探讨了吸收层全耗尽碲镉汞器件性能与器件结构参数、材料晶体质量的关系,明确了其技术要点和难点,展望了碲镉汞高工作温度器件技术的发展趋势。     

碲镉汞线列光导器件的失效模式及原因分析

针对不同项目研制过程中碲镉汞线列光导器件在筛选测试和应用中出现的失效模式进行了归纳和总结,并综合碲镉汞材料参数、器件结构尺寸、器件物理、器件制备工艺和器件测试等几个方面因素对器件失效的可能原因进行了分析,首次提出碲镉汞线列光导器件的优值因子作为失效判据,为进一步理解碲镉汞线列光导器件的物理机理以及更好优化器件的筛选过程提供了参考,为碲镉汞线列光导器件应用中出现的失效问题提供了分析和解决的方向。     

碲镉汞高工作温度红外探测器

基于当前红外探测器技术的发展方向,从高工作温度红外探测器应用需求的角度分析了碲镉汞高工作温度红外探测器在组件重量、外形尺寸、功耗、环境适应性及可靠性方面的优势。总结了欧美等发达国家在碲镉汞高工作温度红外探测器研究方面的技术路线及研究现状。从器件暗电流和噪声机制的角度分析了碲镉汞光电器件在不同工作温度下的暗电流和噪声变化情况及其对器件性能的影响;总结了包括基于工艺优化的Hg空位p型n-on-p结构碲镉汞器件、基于In掺杂p-on-n结构和Au掺杂n-on-p结构的非本征掺杂碲镉汞高工作温度器件、基于nBn势垒阻挡结构的碲镉汞高工作温度器件及基于吸收层热激发载流子俄歇抑制的非平衡模式碲镉汞高工作温度器件在内的不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的基本原理,对比分析了不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的性能及探测器制备的技术难点。在综合分析不同技术路线高温器件性能与技术实现难度的基础上展望了碲镉汞高工作温度器件技术未来的发展方向,认为基于低浓度掺杂吸收层的全耗尽结构器件具备更好的发展潜力。     

Characterization of reactive ion etching of benzocyclobutente in SF6/O2 plasmas

This paper reports the reactive ion etching (RIE) characteristics of benzocyclobutene (BCB) in sulfur hexafluoride/oxygen (SF₆/O₂) plasmas. The dependence of etching rate and etch anisotropy on the processing parameters, including RF power, chamber pressure, and SF₆ concentration, are investigated comprehensively ranging from 50 to 200 W, 22.5 to 270 mTorr, and 0% to 80%, respectively. The BCB etching rate increases with chamber pressure and RF power in spite of nonlinearity, but decreases with the increase in SF₆ concentration. Anisotropic etching can be achieved using low chamber pressure, large RF power, and high SF₆ concentration. To avoid grass-like residue that happens at low pressure and large power fluorine-poor conditions, processing parameters with respect to residue-free etching are recommended. The etching mechanisms of the dependence of the etching characteristics on the processing parameters are discussed. Optimal processing parameters are presented as a guideline for isotropic etching of BCB as sacrificial layers to release structures and for anisotropic etching of BCB to precisely control etching dimensions and profiles.     

湿法刻蚀FI CD均一性的影响因素及提高刻蚀均一性的研究

随着高分辨率产品导入,TFT-LCD阵列段各项参数范围越来越小,工艺要求更为严格,为了更好地管控湿法刻蚀各项参数,本文以湿法刻蚀FI CD(Final Inspection Critical Dimension)均一性的影响因素及如何提高FI CD均一性为目的进行研究。首先,通过对湿法刻蚀设备参数(主要包括刻蚀液温度、流量、压力、浓度、Nozzle Sliding、Oscillation Speed、刻蚀时间等)进行试验,验证各项参数对FI CD均一性的影响。其次,对沉积工序、曝光工序以及产品设计等进行试验,获悉影响因素并进行改善。通过对湿法刻蚀设备自身参数的调整,如减少设备温度、流量、压力波动,使参数保持相对稳定状态,可有效改善湿法刻蚀FI CD均一性,FI CD的均一性可从1.0降低至0.5。通过对湿法刻蚀设备参数进行试验并做相应调整,湿法刻蚀FI CD均一性改善效果显著。     

二氧化硅干法蚀刻参数的优化研究

阐述了二氧化硅干法蚀刻的原理和主要的蚀刻参数.应用正交实验,进行了蚀刻速率、均匀性、选择比等主要蚀刻参数的优化,得出主要工艺参数的设置方法和理想条件漂移时的调整方法以及优化选择比的蚀刻方案.     

大面阵内线转移CCD二次金属铝刻蚀残留研究

分析了引起大面阵内线转移CCD直流短路的原因,确认了二次金属铝刻蚀残留是引起器件失效的主要原因.利用扫描电子显微镜技术,研究了刻蚀工艺参数对内线转移CCD二次金属铝刻蚀残留的影响.优化了预刻蚀、主刻蚀和过刻蚀三个阶段的工艺条件,消除了金属铝刻蚀残留.采用优化的工艺参数进行二次金属铝刻蚀,器件直流成品率提高了30％.     

采用干法刻蚀进行微通道板扩口理论模型研究

开口面积比是微通道板（MCP）重要的性能指标,在MCP输入面进行扩口,对于MCP的探测效率、噪声因子等参数有显著的提升作用,在微光夜视仪、粒子探测器等军用、民用领域具有巨大的应用潜力。采用湿法腐蚀进行微通道板扩口,面临工艺一致性差、选择性腐蚀造成锥度尺寸难以达标等难题,实质性批量应用非常困难。针对扩口MCP难以制作和应用的问题,提出一种采用干法刻蚀进行MCP扩口的方法,阐述了干法刻蚀进行MCP扩口原理及可行性。通过建立理论模型研究干法刻蚀工艺参数如刻蚀角度、刻蚀时间等对于MCP开口面积比、通道内刻蚀深度、通道内壁刻蚀锥度等性能参数的影响,计算出合适的工艺参数范围,为开展实验研究奠定了基础。     

铌酸锂的反应离子刻蚀

本文介绍了铌酸锂晶体在四氟化碳气氛中的反应离子刻蚀。对刻蚀参数的选择原则从机理上加以探讨,并对掩膜的选择进行了试验,最后得到线宽为3.5mm的铌酸锂光栅和槽深为1.1mm的铌酸锂沟道的刻蚀样品。     

激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层的研究

柔性聚酯膜衬底薄膜电池通过激光刻蚀等工艺形成集成串联,激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层(Ag/ZnO)是其中的重要工艺。首先对聚酰亚胺(PI)、Ag、ZnO材料的光学特性进行了分析,然后采用1 064nm脉冲激光与532nm脉冲激光分别对柔性薄膜太阳电池复合背反射层进行刻蚀研究。通过改变重复频率、激光功率、扫描速度和焦点位置等参数,分析了激光刻蚀物理机制,获得了好的刻蚀效果。结果表明,1 064nm纳秒脉冲激光更适合刻蚀柔性PI衬底复合背反射层Ag/ZnO,在激光功率860mW、刻蚀速度800mm/s和重复频率50kHz下,获得了底部平整、两侧无尖峰的刻线,刻线宽为32μm,满足柔性薄膜太阳电池集成串联组件的制备工艺要求。     

二氧化硅光波导刻蚀参量及掩膜的优化

硅基二氧化硅光波导是光通信中的关键器件.采用光刻胶以及金属作为掩膜进行了反应离子刻蚀二氧化硅光波导的工艺研究,获得了刻蚀速率及刻蚀选择比相对各工艺参数变化的三维神经网络模型.利用一种新型的用于二氧化硅深刻蚀的复合双层掩膜结构,克服了许多单层掩膜自身的限制,并利用这一结构制作出低传输损耗的硅基二氧化硅波导.     

电解电容器用铝箔腐蚀工艺研究

采用正交实验方法,选择腐蚀溶液的组成、腐蚀电压、腐蚀温度和时间四因素,探索影响环保型铝电解电容器用腐蚀箔性能的工艺参数。结果表明:当ψ(H2SO4∶HCl)为3∶1,电压为8V,温度为85℃,腐蚀时间85s时,可以获得高比容(0.59)高强度(弯折次数140)兼顾的性能。腐蚀溶液的组成、电压是影响腐蚀箔性能的主要因素。     

基于各向同性干法刻蚀的大面积悬空Al膜制备

热声传感器随着多孔硅的热致超声发射现象的发现越来越受到关注。热声传感器通过改变器件表面热量而在周围空气中产生交变压力,从而向外发出声波。热声传感器的关键器件是悬空金属薄膜。制备大面积悬空薄膜释放有一定的难度,需要考虑金属薄膜本身的应力与粘附效应。该文提出了两种基于各向同性干法刻蚀的制备金属薄膜的方法,利用XeF2/SF6制备悬空Al膜。由于XeF2与SF6气体刻蚀硅时对于Al有较高的选择比,XeF2对于硅是各向同性刻蚀且有很高的刻蚀速率,而通过设置感应耦合等离子体（ICP）刻蚀机的参数也可利用SF6达到各向同性刻蚀。基于上述特点制备了悬空Al膜,设计相应的制备流程,探索XeF2刻蚀机与ICP刻蚀机合适的刻蚀参数。所制备的悬空Al膜平整、无杂质,具有良好的形貌。