适用于阵列波导光栅制作的厚SiO_2陡直刻蚀技术

采用ICP- 98型高密度等离子体刻蚀机进行了厚Si O2 陡直刻蚀技术的研究,利用双层掩膜技术解决了“微掩膜现象”问题,刻蚀获得12 .4 μm的陡直Si O2 光波导剖面,并将这一刻蚀技术用于阵列波导光栅的制作中.     

3C-SiC悬臂结构干法刻蚀研究

基于感应离子耦合等离子体(ICP)刻蚀技术,采用SF6和O2作为刻蚀气体,以金属铝和SiO2作为刻蚀掩膜,系统地研究了3C-SiC悬臂结构的加工方法以及掩膜材料对刻蚀悬臂结构的影响。首先采用SF6和O2作为刻蚀气体刻蚀出SiC结构,其次采用SF6气体各向同性刻蚀Si衬底,释放已刻好的SiC悬臂梁结构。铝作为掩膜时,刻蚀最小结构尺寸为6μm,SiC表面几乎无损伤;SiO2作为掩膜时,刻蚀最小结构尺寸为4μm,但SiC表面损伤较大。上述研究结果为3C-SiC MEMS器件的制备提供了工艺基础。     

商品有机玻璃片微结构的深刻蚀研究

研究应用O2反应离子刻蚀(RIE)直接深刻蚀商用有机玻璃(PMMA)片，以实现微结构的三维微加工，工艺简单，加工成本较低，为微器件的高深宽比加工提出了新方法。试样采用Ni作掩膜，以普通的光刻胶曝光技术和湿法刻蚀法将Ni掩膜图形化。工作气压、刻蚀功率等工艺参数对刻蚀速率影响较大。在刻蚀过程中，掩膜上的金属粒子会被刻蚀气体离子轰击而溅射散落出来，形成微掩膜效应。利用这种RIE技术，在适当的溅射功率及气压下，刻蚀速率较快，且获得了较陡直的微结构图形，刻蚀深度达120μm。     

硅的横向刻蚀技术研究

研究了SF6等离子体横向刻蚀硅的速率和对SiO2的选择性,主要通过改变SF6气体流量和加入O2,提高硅的横向刻蚀速率和对SiO2选择性。实验发现,加入O2能提高SF6等离子对Si的横向刻蚀速率和Si/SiO2的刻蚀速率比。Si的横向刻蚀速率最高可达0．45μm/min,Si/SiO2的刻蚀比可达50：1。最后提出,在一定刻蚀条件下,可增加SiO2掩膜厚度,或用金属铝作掩膜来加大Si的横向刻蚀量。     

基于胶体球掩模板法制备图形化蓝宝石衬底

制备并研究了纳米级图形化蓝宝石衬底.采用磁控溅射技术在蓝宝石衬底上沉积 SiO2薄膜,利用自组装方法在SiO2薄膜上制备单层聚苯乙烯(PS)胶体球阵列,利用感应耦合等离子体干法刻蚀将周期性PS胶体球的图形转移到SiO2薄膜上,通过湿法腐蚀制备了纳米级图形化蓝宝石衬底.利用扫描电子显微镜对胶体球掩膜、SiO2纳米柱掩膜和图形化蓝宝石衬底结构进行了观察,研究了湿法腐蚀蓝宝石衬底的中间产物对刻蚀的影响,分析了腐蚀温度和腐蚀时间对蓝宝石衬底的影响.结果表明,湿法腐蚀的中间产物会降低蓝宝石衬底的刻蚀速率.蓝宝石衬底的腐蚀速率随着腐蚀温度的升高而加快;在同一腐蚀温度下,随着腐蚀时间的增加,图形尺寸进一步减小.     

Ar/CHF_3反应离子束刻蚀SiO_2的研究

介绍了Ar/CHF3反应离子束刻蚀和离子束入射角对图形侧壁陡直度及刻蚀选择比的影响。使用紫外曝光技术在SiO2基片上获得光刻胶掩模图形,采用Ar CHF3来刻蚀石英基片,调节二者的流量配比,混合后通入离子源。在Ar和CHF3的流量比为1∶2,总压强为2×10-2Pa,离子束流能量为450 eV,束流为80 mA,加速电压220 V~240 V,离子束入射角15°并旋转样品台的情况下,刻蚀20 min后,得到光栅剖面倾角陡直度为80°~90°。同时发现,添加CHF3后,提高了SiO2的刻蚀速率和刻蚀SiO2与光刻胶的选择比,最高可达7∶1。     

Ar/CHF3反应离子束刻蚀SiO2的研究

介绍了Ar/CHF3反应离子束刻蚀和离子束入射角对图形侧壁陡直度及刻蚀选择比的影响.使用紫外曝光技术在SiO2基片上获得光刻胶掩模图形,采用Ar+CHF3来刻蚀石英基片,调节二者的流量配比,混合后通入离子源.在Ar和CHF3的流量比为12,总压强为2×10-2 Pa,离子束流能量为450 eV,束流为80 mA,加速电压220 V～240 V,离子束入射角15°并旋转样品台的情况下,刻蚀20 min后,得到光栅剖面倾角陡直度为80°～90°.同时发现,添加CHF3后,提高了SiO2的刻蚀速率和刻蚀SiO2与光刻胶的选择比,最高可达71.     

聚合物光波导的反应离子刻蚀工艺研究

实验研究了表面粗糙度、侧壁垂直度与各刻蚀参量之间的关系,通过对刻蚀效果的分析,发现在低功率、高CHF3含量、低压强的情况下能获得最小的表面粗糙度;在高功率、50%CHF3含量、低压强的情况下能获得较陡直的波导侧壁.利用优化的刻蚀条件,对PMMA进行刻蚀,得到了均方根粗糙度小、侧壁陡直的波导.实验发现,该刻蚀条件对其他聚合物光波导材料的刻蚀也具有一定的指导意义.     

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.     

双层侧壁保护的Si深槽刻蚀技术

提出了一种先进的ICP Si深槽刻蚀工艺。在"Bosch"工艺的基础上加以改进,以SF6/O2作为刻蚀气体,C4F8作为侧壁钝化气体,通过在刻蚀过程中引入少量的O2,使得在刻蚀Si深槽过程中侧壁形成由氧离子辐照产生的SiO2薄膜和CFx聚合物淀积产生的双层保护层,强烈保护Si槽侧壁不被刻蚀,保证了良好的各向异性刻蚀。同时,通过优化刻蚀和钝化的时间周期,进一步提高了刻蚀后Si槽的陡直度和平滑的侧壁效果。采用这种工艺技术可制作出满足台面晶体管、高性能梳状沟槽基区晶体管需要的无损伤、平滑陡直的Si槽侧壁形貌。