电子回旋共振CF4+O2等离子体中Si3N4刻蚀工艺研究

在一台自行研制的电子回旋共振 (ECR)刻蚀系统中用CF4、O2 气体实现了Si3 N4材料的微细图形刻蚀。获得了气体流量、气体混合比、微波功率等因素对刻蚀速率的影响。结果表明刻蚀速率在O2 含量为 0 %时最慢 ,然后随着气体混合比的增加而增大 ,当气体中O2 含量为 2 0 %时达到最大 ,然后随着气体混合比的增加而缓慢降低。保持气体混合比为 2 0 % ,刻蚀速率随气体流量增加而增大 ;同时 ,微波功率越大 ,刻蚀速率也越高。     

4H-SiC在Cl2+Ar混合气体中的ICP刻蚀工艺研究

采用C12＋Ar作为刻蚀气体进行了单晶4H-SiC材料的感应耦合等离子体（ICP）刻蚀工艺研究，分析了气体流量、气体混合比、反应室压力、1CP功率等工艺参数对刻蚀速率和刻蚀质量的影响．得到的最大蚀速率为194nm/min，表面均方根粗糙度为1．237nm，Cl／Si原子浓度比约为0．97％：99．3％。     

ICP刻蚀4H-SiC栅槽工艺研究

为避免金属掩膜易引起的微掩膜,本文采用SiO2介质作为掩膜,SF6/O2/Ar作为刻蚀气体,利用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)技术对4H-SiC trench MOSFET栅槽刻蚀工艺进行了研究。本文详细研究了ICP刻蚀的不同工艺参数对刻蚀速率、刻蚀选择比以及刻蚀形貌的影响。实验结果表明:SiC刻蚀速率随着ICP功率和RF偏压功率的增大而增加;随着气体压强的增大刻蚀选择比降低;而随着氧气含量的提高,不仅刻蚀选择比增大,而且能够有效地消除微沟槽效应。刻蚀栅槽形貌和表面粗糙度分别通过扫描电子显微镜和原子力显微镜进行表征,获得了优化的栅槽结构,RMS表面粗糙度0.4nm。     

Cl2/BCl3 ICP刻蚀蓝宝石研究靠

由于GaN单晶制备比较困难，通常氮化物光电子器件都是制备在蓝宝石衬底上的，而氮化物和蓝宝石大的晶格失配和热膨胀系数的差别，使得在衬底上生长的氮化物材料位错和缺陷密度较大，影响了器件的发光效率和寿命。PSS技术可以有效地减少外延材料的位错和缺陷，在氮化物器件制备中得到了广泛的应用。但是由于蓝宝石很高的硬度和化学稳定性，使其刻蚀难度较大。本文研究了ICP刻蚀蓝宝石中工艺参数对蓝宝石刻蚀速率的影响规律，所用气体为Cl2／BCl3，研究结果表明，蓝宝石的刻蚀速率随着ICP功率、RF功率和气体总流量的增大单调增大；随着压强的减小首先增大，继而减小。当BCl3比例为80％时，刻蚀速率最大。在BCl3流量为80sccm，Cl2流量为20sccm，ICP功率为2500W，RF功率为500W，压强为0．9Pa，温度为60℃时刻蚀速率达到最大值217nm／min。     

用ECRCVD方法制备优质氮化硅钝化膜

利用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR—CVD)技术，以SiH4和N2为反应气体进行了氮化硅钝化薄膜的低温沉积技术的研究。采用原子力显微镜、傅立叶变换红外光谱和椭圆偏振光检测等技术对薄膜的表面形貌、结构、厚度和折射率等性质进行了测量。结果表明，采用ECR—CVD技术能够在较低的衬底温度条件下以较高的沉积速率制备厚度均匀的氮化硅薄膜，薄膜中H含量很低。薄膜沉积速率随微波功率和混合气体中硅烷比例的增加而增大。折射率随微波功率的增大而减小，随混合气体中硅炕比例的增大而增大。在相同气体混合比和微波功率条件下，较高衬底温度条件下制备的薄膜折射率较大。     

硅基外延β-SiC薄膜在不同刻蚀气体中的等离子体刻蚀研究

用等离子体刻蚀（PE)工艺，以四氟化碳（CF4）和六氟化硫（SF6）以及它们与氧气（O2）的混合气体作为刻蚀气体分别对Si基外延生长的β-SiC单晶薄膜进行了刻蚀工艺研究。结果表明在同样刻蚀工艺条件下，以SF6＋O2作为刻蚀气体要比以CF4＋O2作为刻蚀气体具有更高的刻蚀速率；在任何气体混合比条件下经SF6＋O2刻蚀后的样品表面都不会产生富碳（C）表面的残余SiC层；而经CF4＋O2刻蚀后的样品表面是否产生富C表面残余SiC层则与气体混合比条件有关，但刻蚀后的样品表面更为细腻。文中还对不同刻蚀气体下的刻蚀产物进行了讨论比较。     

基于CF_4/Ar高密度感应耦合等离子体的BZN薄膜的刻蚀工艺研究

使用CF4/Ar高密度感应耦合等离子体(ICP)对磁控溅射法制得的铌酸锌铋(BZN)薄膜进行了干法刻蚀工艺研究。分析了BZN薄膜的刻蚀速率随工艺气体流量比、总流量和工作压强的改变而出现极大值的原因,展示了BZN薄膜的刻蚀速率随ICP功率的增大而线性增加的趋势。研究结果表明,使用CF4/Ar感应耦合等离子体对BZN薄膜进行刻蚀的机理为物理辅助的化学反应刻蚀。BZN薄膜的最佳刻蚀工艺参数为CF4/Ar流量比3/2、总流量25sccm、工作压强1.33Pa、ICP功率800W,使用此参数对BZN薄膜进行刻蚀,最大刻蚀速率为26nm/min,刻蚀后薄膜边缘齐整、表面光滑、形状完整。     

ICP干法刻蚀GaAs背孔工艺研究

采用金属Ni作为掩膜,Cl2/BCl3作为刻蚀气体,利用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)技术对Ga As HEMT背孔工艺进行研究。本文详细研究了ICP功率、反应室压强、Cl2/BCl3流量比以及RF功率对刻蚀速率、刻蚀形貌以及"长草"效应的影响。实验结果表明:刻蚀速率随ICP功率、Cl2/BCl3流量、RF功率的增加而增加,但随反应室压强的增加,刻蚀速率先增加后降低;相同RF功率条件下,背孔陡直性受ICP功率、反应室压强以及刻蚀气体流量比的影响十分明显;而RF功率则对背孔"长草"效应有较大影响。通过优化刻蚀条件,在ICP功率为500 W,反应室压强为0.4 Pa,Cl2/BCl3流量为20/5 m L/min,RF功率为120 W的刻蚀条件下,刻蚀背孔陡直性好,侧壁平滑,底部平整,刻蚀速率达到3μm/min。     

ZnS衬底上二维亚波长结构抗反射表面的制备及性能研究

采用接触式紫外光刻和反应离子刻蚀工艺在ZnS衬底上制备二维亚波长结构抗反射表面。在优化的光刻工艺下,以CH4、H2及Ar的混合气体为刻蚀剂,研究了刻蚀工艺对刻蚀速率和刻蚀形貌的影响。结果表明,刻蚀速率随着射频功率的增大线性增大,随着工作压强的增加先增大后减小,随着CH4含量的增大先增大后降低。功率过大会导致刻蚀产物发生二次沉积,CH4流量过高会导致聚合物的生成加剧,这些都会影响刻蚀形貌。最后在优化的刻蚀工艺下制备出了8～12μm波段具有较好的宽波段增透效果的二维亚波长结构。     

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.     

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。     

射频等离子体放电的宏观参数与PET表面改性的关系

通过射频等离子体放电，采用O2，CF4及CH4／CF4混合气体等离子体对PET表面进行处理。改变射频等离子体放电的宏观参数，如放电时间、放电功率、电极间距离和复合参数，详细地研究了这些参数对PET表面改性的影响。结果表明：碳氟混合气体等离子体在PET表面的沉积速率为正值，在PET表面形成了聚合物；而O2和纯CF4气体的沉积速率为负值，两者在PET表面产生刻蚀效应。增加等离子体放电功率和放电时间，聚合或刻蚀效果更明显；而增加电极间距离和复合参数，聚合或刻蚀效果明显减弱。     

用等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅薄膜

以Ar+SiH_4作为反应气体,用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR PECVD)方法制备微晶硅薄膜,研究了微波功率对薄膜中H含量、薄膜的沉积速率、择优取向和结晶度的影响。结果表明,在300℃制备低温微晶硅薄膜,随着微波功率的增大,薄膜的沉积速率先增大后减小,微波功率为600 W时达到最大;而结晶度和薄膜中的H含量则分别呈现单调增大和单调减少的趋势;使用不同的微波功率,薄膜的择优取向均为(111)方向。     

非晶硅薄膜的沉积速率研究

利用PECVD方法在硅片上制备了非晶硅薄膜,通过正交实验得出影响薄膜沉积速率和折射率的主要参数为气体流量和射频功率,分别研究了这两个参数对沉积速率和折射率的影响.结果表明当气体流量低于240sccm时,薄膜沉积速率随气体流量增加而增加,而折射率则随之减小;当流量大于240sccm时,沉积速率出现饱和,折射率的变化并不明显.当射频功率低于120W时,薄膜沉积速率随着功率的提高而增大,而折射率则随之减小;当功率大于120W并进一步提高时,沉积速率成下降趋势,折射率则随之增大.     

制备工艺对CVD Si3N4涂层沉积速率的影响

采用HSiCl3-NH3-N2(稀释气体)体系在石英陶瓷基板上通过低压化学气相沉积(LPCVD)法沉积出了Si3N4涂层,研究了工艺条件对涂层沉积速率的影响.结果表明,在没有稀释气体的情况下,随着沉积温度升高,Si3N4涂层的沉积速率逐渐增加,在850℃附近达到最大值,随着反应温度的进一步升高,涂层沉积速率下降.当存在稀释气体时,在所选温度范围内随着沉积温度的升高,Si3N4涂层的沉积速率一直增大,反应的表观活化能约为222KJ/mol.随着原料中NH3/HSiCl3流量比值的增大,Si3 N4涂层的沉积速率逐渐增加,随后稳定,但稍有下降趋势.在所选稀释气体流量范围内,Si3N4涂层的沉积速率随着稀释气体流量的增加而增大.     

用于微放电器的聚酰亚胺绝缘层的工艺和性能研究

研究了一种应用于微放电器的聚酰亚胺绝缘材料的工艺及性能。分析了聚酰亚胺制备过程中亚胺化程度以及图形化过程中反应离子刻蚀功率、气体流量、气体成分、清洗等因素对于薄膜质量、刻蚀速率和残留物的影响,设计了用于测定聚酰亚胺介电常数和击穿强度的电路。实验表明,当聚酰亚胺热环化采用阶梯升温方式,反应离子刻蚀功率为60 W、O2流量为60 cm3/min(标准状态)、加入5%SF6或10%CHF3时,可保证较好的薄膜质量且获得较高的刻蚀速率。实验测得聚酰亚胺相对介电常数为2.8,介电击穿强度为125 V/μm,使用该聚酰亚胺作为绝缘层而制备的微放电器可在10 kPa SF6中稳定放电。     

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.     

射频磁控反应溅射制备Al2O3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在不锈钢和单晶Si基片上成功地制备了氧化铝(Al2O3)薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究.结果表明,沉积速率随着射频功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大;随着溅射气压的增加,沉积速率先增大,在一定气压时达到峰值后继续随气压增大而减小,同时随着靶基距的增大而减小;随着氧气流量的不断增加,靶面溅射的物质从金属态过渡到氧化物态,沉积速率也随之不断降低.X射线衍射图谱表明薄膜结构为非晶态;用原子力显微镜对薄膜表面形貌观察,薄膜微结构为柱状.     

Cl2/Ar感应耦合等离子体刻蚀InP工艺研究

采用Cl2／Ar感应耦合等离子体对InP进行了刻蚀。讨论了直流自偏压、ICP功率、气体总流量和气体组分等因素对刻蚀速率和粗糙度的影响。结果表明Cl2／Ar气体组分是决定刻蚀效果的重要因素。当Cl2含量为30％左右时,刻蚀中的物理溅射与化学反应过程趋于平衡,刻蚀速率处于峰值区,同时刻蚀粗糙度也可达到最小值。SEM照片显示刻蚀表面光洁。侧壁陡直。     

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.