聚酰亚胺微刻蚀加工工艺研究

研究了RIE刻蚀聚酰亚胺的刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度与不同加工工艺参数(包括射频功率、腔室压力、刻蚀气体成分等)之间的相互关系。刻蚀速率与射频功率、腔室压力都呈线性关系,与气体成分的关系是低SF6含量时呈线性,高SF6含量时出现饱和。刻蚀面的粗糙度几乎不受腔室压力的影响,而射频功率高于300 W和低SF6含量时粗糙度会急剧上升。采用腔室压力40 Pa、功率275 W、O2流量80 cm3/min、SF6流量20 cm3/min,通过RIE刻蚀获得了深度为39.5μm的微腔结构,为形成柔性基底空腔以及上悬结构等提供了技术基础。此外,对柔性基底固定技术进行了研究,提出了一种有效固定聚酰亚胺膜的新工艺方法。     

掺镁铌酸锂晶体的ICP刻蚀性能

掺镁铌酸锂晶体(Mg:LiNbO3)是一种相对难刻蚀的晶体,Mg:LiNbO3的干法刻蚀速率和刻蚀形貌控制是铌酸锂光电子器件加工中的关键技术之一。采用牛津仪器公司的Plasmalab System 100以SF6/Ar为刻蚀气体,具体研究Mg:LiNbO3的刻蚀速率随着感应耦合等离子体(ICP)功率、反应离子刻蚀(RIE)功率、气室压强和气体流量配比等刻蚀参数的变化,同时研究发现SF6/(Ar+SF6)气体流量配比还会影响刻蚀表面的粗糙度。实验结果表明:在ICP功率为1000W,RIE功率为150W,标准状态(0℃,1个标准大气压)下气体总流量为52mL/min,压强为0.532Pa,SF6/(Ar+SF6)气体体积分数为0.077的条件下,刻蚀速率可达到152nm/min,刻蚀表面粗糙度为1.37nm,可获得刻蚀深度为2.5μm,侧壁角度为74.8°的表面平整脊形Mg:LiNbO3结构。     

RIE工艺参数对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响

基于4H-SiC材料的微机电系统(MEMS)器件(如压力传感器、微波功率半导体器件等)在制造过程中,需要利用干法刻蚀技术对4H-SiC材料进行微加工.增加刻蚀速率可以提高加工效率,但是调节刻蚀工艺参数在改变4H-SiC材料刻蚀速率的同时,也会对刻蚀表面粗糙度产生影响,进而影响器件的性能.为了提高SiC材料的刻蚀速率并降低刻蚀表面粗糙度,满足4H-SiC MEMS器件研制的需求,本文通过优化光刻工艺参数(曝光模式、曝光时间、显影时间)获得了良好的光刻图形形貌,改善了刻蚀掩模的剥离效果.实验中采用SF6和O2作为刻蚀气体,镍作为刻蚀掩模,分析了4H-SiC反应离子刻蚀工艺参数(刻蚀气体含量、腔体压强、射频功率)对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响.实验结果表明,通过优化干法刻蚀工艺参数可以获得原子级平整的刻蚀表面.当SF6的流量为330 mL/min,O2流量为30 mL/min,腔体压强为4 Pa,射频功率为300 W时,4H-SiC材料的刻蚀速率可达到292.3 nm/min,表面均方根粗糙度为0.56 nm.采用优化的刻蚀工艺参数可以实现4H-SiC材料的高速率、高表面质量加工.     

BST薄膜的磁增强反应离子刻蚀研究

分别以CF4/Ar和CF4/Ar/O2作为刻蚀气体,采用磁增强反应离子刻蚀(MERIE)技术对sol-gel法制备的BST薄膜进行刻蚀。结果表明,刻蚀速率与刻蚀气体的混合比率呈现非单调特性。当CF4/Ar的气体流量比R(CF4:Ar)为10:40时,刻蚀速率达到极大值。当CF4/Ar/O2的气体流量比R(CF4:Ar:O2)为9:36:5时,刻蚀速率达到最大值,最大刻蚀速率为8.47nm/min。原子力显微镜(AFM)分析表明,刻蚀后的薄膜表面粗糙度变大。对刻蚀后的薄膜再进行适当的热处理,可以去除部分残留物。     

PZT薄膜的深槽反应离子刻蚀研究

研究了锆钛酸铅(PZT)薄膜的深槽反应离子刻蚀(DRIE)技术。首先,对比了3种工艺气氛条件下(SF6/Ar、CF4/Ar和CHF3/Ar)刻蚀PZT的效果。实验结果表明,3种工艺气氛下,刻蚀速率都随功率的增加而增加。相同功率下,SF6/Ar的刻蚀速率最高;而CHF3/Ar刻蚀PZT的图形形貌最好,对光刻胶的选择比也最好。最后得出了优化的工艺条件为采用CHF3/Ar,射频(RF)功率为160 W,气体流量比为3∶4(CHF3∶Ar=30 cm3/min:40 cm3/min)时,PZT薄膜的刻蚀速率为9 nm/min,光刻胶的选择比为7。     

O2/SF6混合气体对光刻胶的离子刻蚀研究

以O2＋SF6为刻蚀气体,在一定压力下使用RIE刻蚀机刻蚀光刻胶。通过改变功率、O2流量和SF6流量,研究以上因素的改变对光刻胶灰化速率的影响。实验结果表明：单组分O2存在下,O2流量的增加不会影响光刻胶的灰化速率。设备Plasma功率以及气体比率变化对灰化率有显著影响,并通过光谱分析对光刻胶的灰化反应机理进行了初步研究。     

基于SiCl4/SF6的GaAs/AlAs ICP选择性干法刻蚀

报道了GaAs/AlAs的电感耦合等离子体(ICP)选择性干法刻蚀,刻蚀气体为SiCl4/SF6混合物.研究了在不同SiCl4/SF6气体配比、RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs,AlAs的平均刻蚀速率与二者的选择比.合适的SiCl4/SF6气体比例(15/5sccm),低的RF偏压电源功率和高的气室压力将加强AlF3非挥发性生成物的形成,进而提高GaAs/AlAs的选择比.在SiCl4/SF6气体比例为15/5sccm,RF偏压电源功率为10W,主电源功率为500W,气室压力为2Pa时,GaAs/Al-As的选择比达1500以上.采用喇曼光谱仪对不同RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs衬底被刻蚀面等离子体损伤进行了测试,表面形貌和被刻蚀侧壁分别采用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)进行观察.     

基于SiCl4/SF6的GaAs/AlAs ICP选择性干法刻蚀

报道了GaAs/AlAs的电感耦合等离子体(ICP)选择性干法刻蚀,刻蚀气体为SiCl4/SF6混合物.研究了在不同SiCl4/SF6气体配比、RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs,AlAs的平均刻蚀速率与二者的选择比.合适的SiCl4/SF6气体比例(15/5sccm),低的RF偏压电源功率和高的气室压力将加强AlF3非挥发性生成物的形成,进而提高GaAs/AlAs的选择比.在SiCl4/SF6气体比例为15/5sccm,RF偏压电源功率为10W,主电源功率为500W,气室压力为2Pa时,GaAs/Al-As的选择比达1500以上.采用喇曼光谱仪对不同RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs衬底被刻蚀面等离子体损伤进行了测试,表面形貌和被刻蚀侧壁分别采用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)进行观察.     

新型相变材料Al1.3Sb3Te使用CF4/Ar等离子体干法刻蚀

对使用CF4/Ar 混合气体刻蚀Al1.3Sb3Te的特性进行了研究。实验控制的参数是：气体流入刻蚀腔的速率,CF4/Ar 比例,O2的加入量,腔内压强以及加在底电极上的入射射频功率。总的气体流量是50sccm ,研究刻蚀速率与CF4/Ar的比例,O2加入量,腔内压强和入射射频功率的关系。最后刻蚀参数被优化。 使用优化的刻蚀参数CF4的浓度4%,功率300W,压强800mTorr,刻蚀速率达到70.8nm/min,刻蚀表面平整     

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°。     

RIE对Ge衬底上制备亚波长结构形貌的影响

利用反应离子刻蚀(RIE)技术在Ge衬底上制备宽波段亚波长结构,研究了不同SF6/O2比例条件下在不同刻蚀时间、压强和射频功率对结构形貌及刻蚀深度的影响,并用SEM对刻蚀图形的表面形貌进行了观察.结果表明,SF6易与衬底发生反应,生成挥发性产物,加速了刻蚀速度.O2的加入生成的钝化膜会增强各向异性刻蚀,减慢了刻蚀速度,对衬底有刻蚀保护作用.增加压强可以增大刻蚀深度,但增加射频功率,刻蚀深度先是增加,达到一定值后下降.选择合适的工艺参数可以获得较为理想的金字塔形结构.     

SF6/O2气氛下Al对反应离子刻蚀Si的增强作用机理研究

通过实验和统计分析方法研究了Al在SF6/O2气体干法刻蚀Si中的增强作用机理。研究表明,Al在SF6/O2刻蚀Si中具有增强作用,而且Al的增强作用基本独立,受其它刻蚀条件的影响较小。Al对Si刻蚀速率的增强作用并非都是由于衬底温度升高所致,而是Al表面形成的AlF单原子层起到了催化作用,使SF6分解出更多的F自由基,从而提高了Si的刻蚀速率。     

SF6/O2/CHF3混合气体对硅材料的反应离子刻蚀研究

采用统计实验方法研究了利用SF6/O2/CHF3混合气体产生的等离子体进行硅的反应离子刻蚀技术.为了优化刻蚀条件,将刻蚀速率和选择比表示为SF6、O2、CHF3各自的流量以及气压和射频功率的函数.文中讨论了各种变量的变化对刻蚀速率和选择比的影响以及刻蚀机理,证实了加入CHF3可以显著地减小表面粗糙的结论.     

增强型等离子体耦合干法刻蚀条件对PR胶灰化的影响

通过改变压力、O2和SF6的流量研究干法刻蚀增强型阴极等离子耦合模式下对PR胶灰化速率、均匀性、H/V比值的影响。研究结果表明:在一定范围内随着压力的不断增大,PR的刻蚀速率逐渐增大,同时刻蚀的均匀性也逐渐变好,H/V逐渐变大;增加单组分SF6流量时刻蚀率和H/V比值均先增大后减小,而刻蚀均匀度数值有先减小后增大的趋势;增加单组分O2流量时PR灰化速率变化不明显,但刻蚀的均匀性逐渐变好,H/V比值先增大后减小;当O2和SF6的流量比例不变时,同时增加O2和SF6流量,PR灰化速率会先增加后减小,均匀性数值和H/V比值先减小后增大。     

不同添加气体对SiC材料SF6干法刻蚀的影响

以六氟化硫（SF6）作为刻蚀气体,采用不同的添加气体O2或N2分别进行了SiC薄膜的等离子体刻蚀（PE）工艺研究。实验表明,SF6中加入O2有助于SiC材料刻蚀速率的提高;但是,在相同的刻蚀工艺条件下,N2的加入只起到稀释气体的作用而未参与刻蚀反应,SiC刻蚀速率随N2的通入而有所降低。     

ICP刻蚀参数对SOI脊形波导侧壁粗糙度的影响

研究了以C4F8/SF6/O2为刻蚀气体,利用ICP刻蚀技术制作SOI脊形光波导过程中,刻蚀参数与侧壁粗糙度的关系.实验结果表明偏压、气体比例、压强是影响侧壁粗糙度的关键参数,在低偏压、低C4F8/SF6比和较高压强下更容易获得低粗糙度的侧壁.通过优化刻蚀参数,获得了侧壁粗糙度和传输损耗相对较低的SOI脊形波导     

Formation technology of through metallized holes to sources of high-power GaN/SiC high electron mobility transistors

The technology of through metallized holes to sources of high-power GaN/SiC high electron mobility transistors is studied. The dependences of the reactive ion etch rate of SiC in the inductively coupled plasma discharge on the pressure of the SF₆/O₂/Ar gas mixture (5–40 mTorr), the high-frequency power applied to the bottom electrode (200–300 W), the working gas flow ratio (5 : 1 : (0–10)), and the bottom electrode temperatures (5–50°C) are studied. Based on these dependences, the hole etching process on 76-mm-diameter SiC substrates 50 and 100 μm thick is developed. The process features smooth etched-surface morphology, a high rate (1 μm/min), and low high-frequency power deposited into the inductively coupled plasma discharge (1000 W). The developed process of hole etching in SiC substrates is characterized by the selectivity coefficient S = 12 and the anisotropy coefficient A = 13. Films based on NiB are recommended as masks for etching through holes into SiC substrates. The processes of through-hole metallization by the electrochemical deposition of Ni and Au layers are developed.