SiC厚膜快速外延生长刻蚀工艺研究

10kV以上高压功率器件的应用提出了高质量快速4H-SiC外延生长工艺要求。4°4H-SiC厚膜外延生长时,对于器件制备不利的三角缺陷和台阶聚并是常见问题,使用HCl气体作为含Cl化合物,研究了不同刻蚀工艺、不同刻蚀温度对于4H-SiC外延层质量的影响。采用1 620℃HCl气体刻蚀衬底5min,1 600℃外延生长的工艺,可以有效降低三角缺陷数量,同时避免台阶聚并的形成。通过刻蚀工艺,以平均55.2μm/h的外延速率生长了平均55.2μm厚的高质量4H-SiC外延层,三角缺陷数量1个/cm2,表面粗糙度0.167nm。     

Pyrex玻璃金属化凹坑的湿法腐蚀

为在Pyrex玻璃基片上湿法腐蚀出易于金属化(如电镀等)的深凹坑(或凹槽),选用HF:HNO3:H3O为腐蚀液,分别以Cr/Au(30nm/300nm,溅射)加光刻胶(15μm)和Cr/Pt(30nm/300nm,溅射)加光刻胶(15μm)作为掩膜进行腐蚀实验.实验发现在Cr/Pt/光刻胶掩膜下,Pyrex玻璃的腐蚀凹坑横向钻蚀小(钻深比1.34:1),侧壁倾斜光滑,并在凹坑(深约28μm)内成功地电镀了焊盘.该实验结果对要求高深宽比沟槽的微流体器件的制造也有一定参考意义.     

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％。     

多层难熔金属的刻蚀工艺技术研究

分析了用反应离子刻蚀(RIE)系统刻蚀多层难熔金属的可行性.研究了用下电极表层为阳极氧化铝的RIE完整刻蚀Au/Pt/TiW/Ti四层金属时氧化铝在Ar/SF6和Ar/CF4等离子体中对聚合作用的影响.通过实验发现,下电极表面的氧化铝经氩离子溅射会参与化学反应并加剧SF6等离子体中的聚合作用,形成大量聚合物.而在CF4等离子体中,下电极氧化铝的影响较小,聚合作用较弱,有利于多层难熔金属的刻蚀.提出了用Ar/CF4/CF4 O2完整刻蚀Au/Pt/TiW/Ti四层金属的三步刻蚀工艺技术.应用三步刻蚀工艺技术刻蚀具有微细图形、多层难熔金属的器件芯片,获得了良好的刻蚀效果.     

MEMS中硅湿法深槽刻蚀工艺的研究

针对硅基MEMS湿法深槽刻蚀技术的难点,在硅材料各向异性腐蚀特性的基础上探索了湿法工艺。对腐蚀液含量、温度、添加剂含量对刻蚀速率及表面粗糙度的影响,掩膜技术等进行了实验研究,优化得到了最佳刻蚀条件。应用该技术成功地刻蚀出深度高达330μm的深槽,为MEMS元器件的加工提供了一种参考方法。     

薄膜制备中的微蚀孔问题

研究了自终止腐蚀停法制备浓硼重掺杂硅薄膜的腐蚀孔问题．许多MEMS结构需要进行2次或2次以上的深刻蚀,有些需要在多次深刻蚀后释放超薄的悬空薄膜结构,这时薄膜表面极易出现微小的腐蚀孔．分析可知,微蚀孔并不完全在第2次腐蚀的过程中形成,而是从第1次深腐蚀过程中对掩膜层的钻蚀开始的．对掩膜层的钻蚀,导致硅表面出现轻微腐蚀,形成细小的凹坑,并在浓硼扩散和第2次深腐蚀中被放大,最终在成膜过程中形成小孔．分析了微蚀孔的成因,提出了工艺上的解决方法,形成了一套重复性好的成膜工艺．     

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。     

GH4169高温合金化学铣切表面粗糙度的影响因素

为了满足生产对GH4169高温合金化学铣切加工表面粗糙度的要求,通过单因素试验研究了化铣液的主要成分和化铣工艺参数对GH4169高温合金表面粗糙度的影响。结果表明:随着化铣液中FeCl3和HNO3浓度的升高,表面粗糙度呈下降趋势;当化铣液温度高于50℃时,表面粗糙度在1.4μm以下;HCl,HF浓度均为200 mL/L时,表面粗糙度最小;添加剂SA和SN能够降低表面粗糙度和消除凹槽;随着化铣液中Ni2+浓度的增加,表面粗糙度也随之变大,当Ni2+浓度大于26.95 g/L时,表面粗糙度达到1.6μm以上,不符合加工要求;最佳化铣工艺为200～250 g/L FeCl3,200 mL/L HF,150 mL/L HNO3,200 mL/L HCl,0.2 g/L添加剂SA,0.5 mL/L添加剂SN,温度53℃,该工艺下化铣的GH4169高温合金表面质量良好,无凹槽、沟蚀,表面光洁,粗糙度小于1.6μm,符合生产要求。     

双光谱法实现光刻工艺中的胶厚检测

提出了一种光刻胶厚度测量方法,即双光谱法.采用AZ4620正型光刻胶甩胶于平面玻璃基片,以椭偏仪测量的结果为基准.通过双光谱法的测量,检测经过基片的出射光相对入射光强度的变化,达到测量胶厚的目的,结果偏差在2%以内.与传统的膜厚检测方法相比,有计算方法简便,可操作性强等优点.针对光刻胶有曝光的特性,双光谱法更适合于胶厚检测.     

不同磨料对微晶玻璃化学机械抛光的影响

为了提高微晶玻璃化学机械抛光(CMP)的材料去除速率(MRR),降低其表面粗糙度,利用自制的抛光液对微晶玻璃进行化学机械抛光,研究了4种含不同磨料(Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ce O2)的抛光液对微晶玻璃化学机械抛光MRR和表面粗糙度的影响.利用纳米粒度仪检测抛光液中磨料的粒径分布和Zeta电位,利用原子力显微镜观察微晶玻璃抛光前后的表面形貌.实验结果表明,在相同条件下,采用Ce O2作为磨料进行化学机械抛光时可以获得最好的表面质量,抛光后材料的表面粗糙度Ra=0.4 nm,MRR=100.4 nm/min.进一步研究了抛光液中不同质量分数的Ce O2磨料对微晶玻璃化学机械抛光的影响,结果表明,当抛光液中Ce O2质量分数为7%时,最高MRR达到185 nm/min,表面粗糙度Ra=1.9 nm;而当抛光液中Ce O2质量分数为5%时,MRR=100.4 nm/min,表面粗糙度最低Ra=0.4 nm.Ce O2磨料抛光后的微晶玻璃能获得较低表面粗糙度和较高MRR.