硅深槽ICP刻蚀中刻蚀条件对形貌的影响

以SF6/C2 H4为刻蚀气体,使用Corial200IL感应耦合等离子体(ICP)刻蚀系统,进行Si等离子刻蚀技术研究.通过调节刻蚀气体SF6与侧壁钝化保护气体C2H4的流量比和绝对值等工艺参数,对深Si刻蚀的形貌以及侧壁钻蚀情况进行改善,使该设备能够满足深硅刻蚀的基本要求,解决MEMS工艺及TSV工艺中的深硅刻蚀问题.实验结果表明,Corial200IL系统用SF6作等离子体刻蚀气体,对Si的刻蚀具有各向同性;C2H4作钝化气体,能够对刻蚀侧壁进行有效的保护,但由于C2H4的含量直接影响刻蚀速率和选择比,需对其含量及配比严格控制.研究结果为:SF6含量为40 sccm、C2H4含量为15 sccm时能够有效控制侧壁钻蚀,且具有较大的选择比,初步满足深硅槽刻蚀的条件.     

Si材刻蚀速率的工艺研究

在采用混合集成方法制造红外热成像阵列器件中,Si的快速刻蚀去除是一个至关重要的问题,它的刻蚀去除质量直接影响红外热成像器件的性能.介绍了等离子体刻蚀的原理、实验过程和实验方法,通过大量工艺实验和测试详细研究和分析了不同刻蚀气体、射频功率和气体流量等工艺参数对Si刻蚀结果的影响,包括刻蚀速率、刻蚀轮廓垂直度和刻蚀表面粗糙度等.通过研究,获得了Si材刻蚀效果与各种工艺参数之间的变化关系,得到了快速刻蚀Si材的较好的工艺参数.     

高密度RF等离子体刻蚀工艺直流自我偏压的研究

直流自我偏压作为高密度射频(RF)等离子体刻蚀工艺中的重要电学参数,反映出具有高能量的离子对待刻蚀晶片的轰击效果,后者决定了刻蚀工艺的各向异性、刻蚀速率、选择比及形貌特征等工艺结果。该文以HBr作为刻蚀气体,采用电感耦合等离子体(ICP)金属刻蚀系统针对刻蚀工艺中的直流自我偏压进行研究。研究中分别改变离子源功率、衬底偏压功率、刻蚀压力及HBr气体流量,观察直流自我偏压及其峰值的相应变化规律。实验结果表明,随着离子源功率的升高,直流自我偏压将会轻度降低;升高偏压功率则会显著提升直流自我偏压。刻蚀压力与直流自我偏压呈正比例关系,HBr气体流量的变化及待刻蚀晶片的材质对直流自我偏压无显著影响。     

基于片内热管理应用的碳化硅深孔刻蚀研究

针对传统SiC衬底GaN器件高功率密度工作时的热积累问题,开展基于芯片内部嵌入高热导率材料的GaN器件芯片级热管理技术研究。在实现工艺兼容性的基础上,采用反应离子刻蚀技术对GaN器件有源区下端的SiC衬底进行深孔刻蚀工艺研究,系统地分析了刻蚀气体、射频功率及腔室压强等工艺参数对刻蚀速率的影响,并结合能谱对刻蚀表面的质量和损伤进行分析。实验发现射频功率仅能影响刻蚀速率,而刻蚀气体和压强不仅影响其刻蚀速率,还影响其刻蚀表面质量。最终提出了一种基于反应离子刻蚀技术的SiC深孔刻蚀方法,对器件热管理和SiC深孔刻蚀技术具有重要的指导意义。     

硅深刻蚀中掩蔽层材料刻蚀选择比的研究

基于硅的高深宽比微细结构是先进微器件的关键结构之一,在其加工工艺中,具有高选择比的掩蔽层材料是该结构实现的重要保证.研究了在感应耦合等离子体刻蚀过程中射频功率和气体流量对不同材料刻蚀性能的影响,获得了在SF6等离子体中Si,SiO2,MgO以及Al等材料的刻蚀速率,同时获得了在该等离子体中Si相对SiO2,MgO以及Al的选择比.通过比较研究,得到了硅深刻蚀中最佳的掩蔽层材料及刻蚀工艺参数.     

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.     

新型电子回旋共振(ECR)等离子体刻蚀技术

刻蚀技术是制作微电子、光电子和声电器件十分重要的工艺.射频、微波电子回旋共振(ECR)等离子体刻蚀技术比传统的湿法刻蚀和反应性离子刻蚀等方法有较多的优点,已用于薄膜和半导体基片材料的刻蚀.本文主要就这些新的ECR等离子体刻蚀技术以及它们对几种材料的刻蚀特性予以探讨.     

金刚石薄膜的反应离子刻蚀

反应离子刻蚀是金刚石薄膜图形化的一种有效方法。研究了用Ｏ２及与Ａｒ的混合气体进行金刚石薄膜图形化刻蚀的主要工艺参数（射频功能、工作气压、气体流量、反应气体成分与比例等）对刻蚀速率和刻蚀界面形貌的影响，兼顾刻蚀速率和刻蚀平滑程度等关键因素，建立了金刚石薄膜刻蚀的优化工艺参数，达到了较满意的图形效果。     

等离子体刻蚀工艺中的OES监控技术

采用光学发射光谱(OES)原位检测技术,对等离子体刻蚀机中的等离子体状态进行实时监控,讨论了其在故障诊断、分类、刻蚀终点的判断及控制方面的应用。实验平台为在新研发的高密度等离子体刻蚀机,采用化学气体HBr/Cl₂为刻蚀气体进行多晶硅刻蚀工艺实验,实验过程中所采集的OES数据通过PCA法进行分析,得到与刻蚀过程相关的特征谱线。实验结果表明：OES技术适合于深亚微米等离子体刻蚀工艺过程的终点检测及故障诊断。最后就OES技术未来发展面临的挑战进行了讨论。     

SF6/O2气氛中SiC ICP刻蚀的微沟槽效应

本文采用SF6 + O2作为刻蚀气体,对单晶6H-SiC 材料的感应耦合等离子体( ICP) 刻蚀工艺进行了研究。着重分析了ICP 功率、偏置电压、气体混合比等工艺参数对微沟槽效应的影响。结果表明,O2的加入对于微沟槽的形成起到了极其重要的作用,微沟槽是加入氧气后形成的SiFxOy中间层的充电造成的。ICP功率与偏置电压的增大会增强微沟槽效应,进一步促进微沟槽的形成,另外入射离子的角度分布也会影响微沟槽的形成.     

6H-SiC体材料在SF_6/O_2混合气体中的ICP刻蚀

采用SF6/O2作为刻蚀气体,对单晶6H-SiC材料的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺进行了研究。分析了ICP功率、偏置电压、气体混合比等工艺参数对刻蚀速率和刻蚀质量的影响。结果表明,刻蚀速率随着ICP功率及偏置电压的增大而提高,刻蚀表面质量随偏置电压及O2的含量的增大而降低,而ICP功率的变化对刻蚀质量影响不大。混合气体中O2含量为20%时刻蚀速率达到最大值,同时加入氧气后形成易于充电的SiFxOy中间层,从而促进了微沟槽的形成。     

氮化硅的反应离子刻蚀研究

采用CHF3、CHF3＋CF4和CHF3＋O2三种不同气体体系作氮化硅的反应离子刻蚀（RIE）实验,研究了不同刻蚀气体对刻蚀速率、均匀性和对光刻胶的选择比三个刻蚀参数的影响。通过优化气体配比,比较刻蚀结果,最终获得了刻蚀速率为119nm/min,均匀性为0.6%,对光刻胶选择比为3.62的刻蚀氮化硅的优化工艺。     

ICP技术在化合物半导体器件制备中的应用

介绍了ICP刻蚀工艺技术原理和在化合物半导体器件制备中的应用,包括ICP刻蚀技术中的低温等离子体的形成机理、等离子体与固体表面的相互作用等,并对影响ICP刻蚀结果的因素进行了分析.研究了不同的工艺气体配比、腔体工作压力、ICP源功率和射频源功率对刻蚀的影响,并初步得到了一种稳定、刻蚀表面清洁光滑、图形轮廓良好、均匀性较好和刻蚀速率较高的干法刻蚀工艺.     

用于制备微纳米玻璃结构的加工工艺

玻璃基材具备很多优点,是理想的微纳加工基材之一.随着在玻璃基材上加工的微纳结构越来越复杂,对玻璃微纳加工工艺的要求也越来越高.将现在普遍使用的半导体微纳加工工艺进行择优组合用于玻璃加工,并针对电感耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE)工艺参数,对比采用不同刻蚀气体组合工艺后的刻蚀结构形貌、刻蚀速率以及玻璃基材与常用...     

HgCdTe探测列阵干法技术的刻蚀形貌研究

首次报道了HgCdTe微台面焦平面探测列阵成形工艺的干法刻蚀技术有关刻蚀形貌的一些研究结果.从HgCdTe外延材料的特点出发,详细分析了其干法刻蚀适用的RIE(reactive ion etching)设备和刻蚀原理.采用高等离子体密度、低腔体工作压力、高均匀性和低刻蚀能量的ICP(inductively coupled plasma)增强型RIE技术,研究了不同的工艺气体配比、腔体工作压力、ICP源功率和RF源功率对HgCdTe材料刻蚀形貌的影响,并初步得到了一种稳定的、刻蚀表面清洁、光滑、图形轮廓良好、均匀性较好和刻蚀速率较高的干法刻蚀工艺.     

碲镉汞器件接触孔的ICP刻蚀工艺研究

介绍了ICP等离子体刻蚀技术的工作原理和主要工艺参数,阐述了碲镉汞器件接触孔ICP刻蚀工艺的特点和技术要求。通过一系列实验和分析,最终优化并确定了ICP刻蚀碲镉汞材料接触孔的工艺参数,获得了良好的刻蚀形貌和器件性能。     

利用氟化气体和氧气的混和物进行SiC薄膜的反应离子刻蚀

本文研究了在ＳＦ６，ＣＢｒＦ３和ＣＨＦ３与氧相混合的几种氟化气体等离子体中，ＳｉＣ薄膜反应离子刻蚀（ＲＩＥ）的深度。通过监测射频等离子体的光发射谱及产生等离子体的直流偏压来研究刻蚀机理，为了更精确地定量分析刻蚀工艺，使用氩光能测定技术使等离子发射强度转换为相应的等离子物质浓度。为获得选择性的ＳｉＣ－Ｓｉ刻蚀及ＳｉＣ薄膜的各向异性图形，对等离子体条件，如气体混合物的构成，压力和功率进行了研究。首次采     

Cl2/Ar感应耦合等离子体刻蚀Si工艺研究

采用Cl2/Ar感应耦合等离子体（ICP）对单晶硅进行了刻蚀,工艺中用光刻胶作掩膜。研究了气体组分、ICP功率和RF功率等工艺参数对硅刻蚀速率和硅与光刻胶刻蚀选择比的影响,同时还研究了不同工艺条件对侧壁形貌的影响。结果表明,由于物理刻蚀机制和化学刻蚀机制的相对强度受到混合气体中Cl2和Ar比例的影响,硅刻蚀速率随着Ar组分的增加而降低,同时选择比也随之降低。硅刻蚀速率随着ICP功率的增大先增大继而减小,选择比则成上升趋势。硅刻蚀速率和选择比均随RF功率的增大单调增大。在Cl2/Ar混合气体的刻蚀过程中,离子辅助溅射是决定硅刻蚀效果的重要因素。同时,文中还研究分析了刻蚀工艺对于微槽效应和刻蚀侧壁形貌的影响,结果表明,通过提高ICP功率可以有效减小微槽和平滑侧壁。进一步研究了SiO2掩膜下,压强改变对于硅刻蚀形貌的影响,发现通过降低压强,可以明显地抑制杂草的产生。     

InSb红外焦平面器件台面刻蚀工艺研究

传统的湿法腐蚀工艺由于各向同性的特点,象元钻蚀严重,导致器件占空比下降,限制了锑化铟大面阵红外焦平面的发展。基于电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术,以BCl3/Ar为刻蚀气体,研究了不同气体配比、工作压力、RF功率对刻蚀效果的影响,获得了适用于锑化铟焦平面制备工艺的干法刻蚀技术。     

基于金刚石钝化散热的栅区微纳尺度刻蚀研究

片内热积累效应严重制约GaN器件向高功率密度应用发展,金刚石钝化散热结构的GaN器件热管控技术已成为目前研究重点,而金刚石栅区高精度刻蚀和控制是实现该热管理技术应用的关键工艺难点。因此,本文采用电感耦合等离子体（ICP）刻蚀技术,以氮化硅作为刻蚀掩膜,对纳米金刚石薄膜进行栅区微纳尺度刻蚀工艺研究,系统分析了刻蚀气体、组分占比、射频功率等工艺参数对刻蚀速率的影响。结果表明,ICP源功率与氧气流量对刻蚀速率有增强作用,Ar与CF₄的加入对刻蚀过程具有调控作用。最终提出了基于等离子体刻蚀技术的高精度微纳尺度金刚石钝化薄膜刻蚀方法,对金刚石集成GaN器件热管理和金刚石高精度刻蚀技术具有重要的指导意义。