排气方式及工艺参数对等离子体刻蚀a-Si均一性的影响

本文对在等离子体刻蚀工艺中,功率、压强、气体比例重要参数对a-Si刻蚀均一性的影响进行了研究。采用PECVD成膜、RIE等离子体刻蚀,并通过台阶仪和光谱膜厚测定仪对膜厚进行表征。结果表明压强在10~15Pa,功率在5 500~6 500 W的参数区间,a-Si刻蚀均一性波动不大,适合工业化生产。a-Si刻蚀速率及刻蚀均一性对气体比例较为敏感,SF6∶HCl=800∶2 800mL/min时a-Si刻蚀均一性为最佳。四角排气方式对维持等离子体浓度作用明显,有利于刻蚀均一性的提升。四周排气方式会破坏等离子体浓度进而破坏a-Si刻蚀的均一性。     

IGZO-TFT钝化层三元复合结构过孔刻蚀

IGZO-TFT钝化层设计三元复合过孔结构,出现了20%过孔相关不良。本文以CF4/O2为反应气体,采用控制变量法,从功率、气体成分和比例、压力等方面对氧化物TFT钝化层的电感耦合等离子体刻蚀机理进行研究。当钝化层为SiO2或SiNx单组分时,氧气可以促进刻蚀反应;随着CF4/O2比例增加,刻蚀速率先增大后趋于稳定,并且当CF4/O2=15/8时,刻蚀速率和均一性达到最优;与源功率相比,提高偏压功率在提升刻蚀速率中起主导作用,同时均一性控制在15%以内;当压力在4Pa以内时,刻蚀速率随着压力的降低而增加。据此分析,对复合结构SiNx/SiO2、SiO2/SiNx、SiNx/SiO2/SiNx的刻蚀过程进行优化,得到了形貌规整、无残留物的过孔,过孔相关不良得到100%改善。     

α—Si TFT矩阵等离子体刻蚀技术的研究

本文介绍了α-Si TFT有源矩阵的CF_4等离子体刻蚀技术。分析了CF_4等离子体刻蚀α-Si:H和α-SiN_x的机理,对α-Si TFT的有源层与绝缘层之间刻蚀选择性和均匀性进行了研究,讨论了等离子体刻蚀速率与射频功率、反应室压力及衬底温度的依赖关系。根据实验结果总结了CF_4等离子体刻蚀速率随射频功率、反应室压力和衬底温度的增加而增大的规律,通过控制合适的工艺条件,成功地实现了选择性刻蚀并改善了刻蚀的均匀性。     

大尺寸TFT-LCD ECCP刻蚀工艺低耗整合

为简化大尺寸液晶面板四次光刻法的刻蚀工艺、减少有毒气体使用、降低射频功率消耗,在2 200mm×2 500mm大尺寸玻璃上,采用正交实验设计,验证了功率、气压、反应气体和比例等参数对各刻蚀步骤刻蚀速率、均一性和选择比的影响关系,从而得到各膜层的最佳工艺条件。在Enhance Cathode Couple Plasma Mode(ECCP)刻蚀模式下,采用新刻蚀条件合并薄膜晶体管有源区非晶硅、光刻胶、湿刻后源极和漏极剩余金属钼以及沟道非晶硅层干法刻蚀。利用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜电学特性进行测试,结果显示,金属钼的刻蚀可以采用一次两步干法刻蚀,"2干2湿"刻蚀可以整合为"1干1湿"。整合后总刻蚀工艺时间减少16s,减少了氯气使用量和RF总功率。试验改进了均一性和刻蚀率,同时对于下底衬具有良好的选择比,保持了良好的形貌,为大批量"1干1湿"生产提供了依据。     

氮化硅的ECCP刻蚀特性研究

本文对氮化硅的增强电容耦合等离子刻蚀进行研究,为氮化硅刻蚀工艺的优化提供参考。针对SF_6+O_2气体体系,通过设计实验考察了功率、压强、气体比、氦气等对刻蚀速率和均一性的影响,并对结果进行机理分析和讨论。实验结果表明:功率越大,刻蚀速率越大,与源极射频电力相比,偏置射频电力对刻蚀速率的影响更为显著;压强增大,刻蚀速率增大,但压强增大到一定程度后,刻蚀速率基本不变,刻蚀均匀性随着压强增大而变差;在保证SF_6/O_2总流量保持不变下,O_2的比例增大,刻蚀速率先增大后减小,刻蚀均匀性逐步变好;He的添加可以改善刻蚀均匀性,但He的添加量过多时,会造成刻蚀速率降低。     

a-Silicon剩余厚度和TFT特性的关系研究

以Cl2 SF6为刻蚀气体用RIE刻蚀机在200mtorr压力下刻蚀Channel部a-Silicon。通过调整刻蚀时间,研究a-Silicon剩余厚度对TFT特性的影响,并通过在线电学特性测试设备EPM对TFT器件电学特性进行测量和评估。在这里说明测试用的Glass,Channel部的a-Silicon是由三层物质L:a-Silicon、H:a-Silicon、和n a-Silicon按照21.74%、56.52%、21.74%的比例沉积而成。其中n a-Silicon是Channel部必须去除的部分,其余两部分才是影响TFT特性的因素,而TFTChannel的真正形成也是在L:a-Silicon层。所以整个实验过程中需要考虑一点是H:a-Silicon在全部a-Silicon(包含L:a-Silicon、H:a-Silicon、和n a-Silicon)中的比例,即所谓的H:a-Silicon%。因为既要保证下面的L:a-Silicon层不受影响,同时还要保证上面的n a-Silicon曾被完全去除,所以实验中的时间选定必须从某个定点开始。实验结果说明当H:a-Silicon的剩余厚度为10.8%时TFT特性明显变差,那么可以保守的得出:在其它条件不变的情况下,H:a-Silicon的剩余厚度在a-Silicon总厚度的25%～45%范围之内时TFT器件的电学特性受到的影响很小;而H:a-Silicon剩余厚度少于a-Silicon总厚度的25%时TFT器件的电学特性变差,即工作电流变小、开启电压变大、漏电流和迁移率没有明显差异。     

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。     

ECCP干法刻蚀条件下的TFT基板绝缘层过孔腐蚀的改善

过孔搭接失效一直是TFT-LCD行业中重点改善的不良之一。为了解决该不良,本文分析了不同刻蚀模式(ICP和ECCP)对过孔形貌的影响,利用四因子法研究ECCP模式刻蚀参数(压力、偏置/源极射频功率及O_2/SF_6气体比例)对刻蚀速率和均一性的影响,并得出ECCP过孔改善的最佳刻蚀参数。结果表明:ECCP模式下,氮化硅刻蚀过程中物理轰击对GI截面的下沿与Cu接触区域形成损伤后产生的缺陷,是诱发过孔腐蚀的主要因素,ICP模式无腐蚀。反应腔压力增大刻蚀速率增大,均一性下降;偏置射频功率增大,速率增大,均一性提高;源极射频功率增大,速率变化小,均一性下降;O_2/SF_6气体比例对速率影响小,O_2含量越高,均一性越高。为达到PR胶保护GI下沿截面的目的,反应压力增大到1.7Pa,偏置射频功率减小到30kW,源极功率增加到30kW,O_2/SF_6气体保持比例1∶1后,增加了氮化硅的刻蚀量,减小PR胶的内缩量,避免物理溅射表面损伤;同时刻蚀速率达到750nm/s,均一性达到10%,腐蚀发生率为10%～0,使ECCP刻蚀模式对过孔的腐蚀影响得到有效解决。     

PECVD参数对含氢非晶碳刻蚀特性的影响研究

分析了射频等离子体增强化学气相淀积(RFPECVD)参数对含氢非晶碳(α-C∶H)刻蚀特性的影响规律。首先,针对射频功率、丙烯流量、反应腔压强、极板间距等工艺参数对膜层刻蚀特性的影响进行了实验,并通过确定性筛选设计方法产生实验矩阵。然后,采用RFPECVD工艺在硅衬底上淀积α-C∶H。最后,运用多元回归方法对刻蚀速率、刻蚀均匀性进行了研究。结果表明,淀积工艺参数的变化对膜层的均匀性没有影响,对膜层的刻蚀速率有影响。该工艺参数对刻蚀特性的影响研究对优化CVD工艺具有参考价值。     

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     

LTPS TFT层间绝缘层过孔刻蚀的工艺优化

为了适应LTPS TFT LCD显示屏超高分辨率极细布线的趋势,降低LTPS TFT层间绝缘层过孔刻蚀带来的良率损失,提高产品品质,本文研究了LTPS TFT层间绝缘层过孔刻蚀的工艺优化。实验以干法刻蚀为主刻蚀,湿法刻蚀为辅刻蚀的方式,既结合干法刻蚀对侧壁剖面角及刻蚀线宽的精确控制能力,又利用了湿法刻蚀高刻蚀选择比的优良特性,改善了层间绝缘层刻蚀形貌,减少干法刻蚀对器件有源层的损伤,避免有源层被氧化,防止刻蚀副产物污染开孔表面。实验结果表明,干法辅助湿法刻蚀能基本解决刻蚀过程中过刻、残留的问题,使得层间绝缘层过孔不良良率损失减少73%以上,且TFT源漏电极接触电阻减小约90%,器件开态电流提升约15%。干法辅助湿法刻蚀是一种优化刻蚀工艺,提升产品性能的新方法。     

RIE模式干法刻蚀ADS产品铝腐蚀改善研究

Full-in-cell(FIC)产品信号线SD层结构为Mo-Al-Mo结构,使用Reactive Ion Etching(RIE)模式干法刻蚀设备进行N+Etch时,氯的化合物会吸附在信号线中的Al线侧壁及光刻胶的表面,当玻璃基板离开刻蚀腔体接触到空气,遇到水分发生水解反应,对Al线造成腐蚀,严重影响产品特性。本文在RIE刻蚀模式腔体内采用刻蚀条件变更改善Al腐蚀现象,通过对刻蚀的前处理步骤,后处理步骤以及去静电步骤的参数包括压强、功率和时间以及气体流量比进行实验设计并对数据进行分析。实验结果表明当后处理步骤2 000 W,O_2/SF_6比例为2 000mL·min~(-1)/50mL·min~(-1),压强为200mt(1mt=0.133Pa),Time为15s为最优条件,可以彻底改善Al腐蚀现象。此条件TFT特性方面更加优越,Dark I_(on)为1.91μA,Photo I_(off)为4.1pA。     

a-IGZO/IZO厚度比对TFT特性的影响研究

利用Silvaco TCAD软件中的Atlas模块,对底栅结构的双有源层a-IGZO/IZO 薄膜晶体管(TFT)进行了仿真与模拟,研究了双有源层厚度比对TFT特性的影响。结果表明,该TFT的特性与有源层的厚度比密切相关。在给定参数条件下,当有源层的厚度比为20∶20时,该TFT的电学性能最优。阈值电压、亚阈值摆幅分别为-2.05 V、91 mV/decade,最大开关电流比为4.12×10¹⁴。双有源层a-IGZO/IZO TFT的场效应迁移率可达20.2 cm²/V·s,优于单有源层a-IGZO TFT。     

TFT栅极绝缘层和非晶硅膜层的ITO污染对电学特性影响的研究

本文对TFT在栅极绝缘层和非晶硅膜层沉积过程中,透明电极ITO成分对膜层的污染和TFT电学性质的影响进行分析研究。通过二次离子质谱分析和电学测试设备对样品进行分析。ITO成分会对PECVD设备、栅极绝缘层和非晶硅膜层产生污染,并会影响TFT的电学特性。建议采用独立的PECVD设备完成ITO膜层上面的栅极绝缘层和非晶硅膜层的沉积,并且对设备进行周期性清洗,可降低ITO成分的污染和提高产品的电学性能。     

双有源层a-IGZO TFT研究进展

总结了双有源层a-IGZO TFT器件的研究进展,重点阐述了a-IGZO的双有源层器件在高稳定性机制、制备工艺、上下层元素比例、掺杂和工艺参数等方面的研究结果,详细分析了双有源层对器件特性的影响及改进方法,并对双有源层a-IGZO TFT的发展方向进行了展望.     

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。     

PZT铁电薄膜的反应离子刻蚀研究

介绍了一种刻蚀效果良好的PZT铁电薄膜反应离子刻蚀方法.利用深反应离子刻蚀设备研究了反应离子刻蚀中刻蚀气氛、刻蚀功率及刻蚀气体流量等因素对PZT薄膜刻蚀效果的影响.实验结果表明,刻蚀气体采用SF6、刻蚀功率为250 W、SF6/Ar总流量为25 cm3/min(其中SF6:Ar为20:5)时刻蚀效果最优.利用优化后的工艺条件制作出可用于铁电存储器的铁电电容并测试其电学特性,得到了较理想的电滞回线和漏电流.     

a-Si厚度对TFT开关特性的影响

通过在线电学测试设备,研究了不同a-Si厚度对TFT开关电学特性的影响。本试验通过调整刻蚀时间改变沟道内a-Si的剩余厚度,在此基础上找出电学特性比较稳定的区域和电学特性变差的临界点。试验结果表明,在其它条件不变的情况下,a-Si剩余厚度在33～61%时TFT的电学特性比较好,a-Si剩余厚度小于33%之后,TFT的电学特性变差,即工作电流变小,阈值电压变大,迁移率变小。     

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。     

Cl_2/BCl_3ICP刻蚀GaN基LED的规律研究

研究了用Cl2/BCl3刻蚀GaN基LED中,工艺参数对GaN刻蚀速率、刻蚀侧壁和GaN与SiO2刻蚀选择比的影响。研究结果表明,刻蚀速率随着ICP功率和压强的增大先增大继而减小,随RF功率的增大单调增大;刻蚀选择比随ICP功率增大单调减小,随压强增大而增大。还研究了刻蚀速率和选择比与气体比例变化的关系。刻蚀SEM图表明,压强和RF功率增大会使刻蚀垂直度增大。