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.     

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。     

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。     

SiC ICP背面通孔刻蚀研究

介绍了利用ICP设备,使用SF6基气体对4H-SiC衬底进行背面通孔刻蚀的技术。研究了金属刻蚀掩模、刻蚀气体中O2含量的变化、反应室压力、RF功率和ICP功率等各种条件对刻蚀结果产生的影响,重点对刻蚀气体中O2含量和反应室压力两个条件进行了优化。通过对刻蚀结果的分析,得出了适合当前实际工艺的优化条件,实现了厚度为100μm、直径为70μm的SiC衬底GaN HEMT和单片电路的背面通孔刻蚀,刻蚀速率达700nm/min,SiC和金属刻蚀选择比达到60∶1。通过对工艺条件的优化,刻蚀出倾角为75°～90°的通孔。     

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。     

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。     

SF6/O2等离子体刻蚀a-C:F薄膜的研究

以SF6/O2为刻蚀气体,采用电子回旋共振等离子体反应离子刻蚀(ECR-RIE)方法进行了氟化非晶碳(a-C∶F)低介电常数薄膜的等离子体刻蚀技术研究,结果表明,a-C∶F薄膜的刻蚀速率取决于薄膜中C—CFx与CFx两类基团刻蚀过程,富C—CFx结构的a-C∶F薄膜刻蚀速率在O2含量约20%时达到最大,而富CFx结构的a-C∶F薄膜刻蚀速率随O2的增大而减小。AFM分析表明,SF6气体刻蚀a-C∶F薄膜可以有效消除薄膜表面的团聚结构。XPS能谱分析表明,SF6气体刻蚀a-C∶F薄膜样品化学组分未发生变化,而O2气体刻蚀后在样品表面形成富C的a-C∶F层。该研究结果为a-C∶F应用于超大规模集成电路层间介质工艺奠定了必要的实验基础。     

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。     

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.     

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。     

Microtrenching effect of SiC ICP etching in SF6/O2 plasma

Inductively coupled plasma (ICP) etching of single crystal 6H-silicon carbide (SIC) is investigated using oxygen (O2)-added sulfur hexafluoride (SF6) plasmas. The relations between the microtrenching effect and ICP coil power, the composition of the etch gases and different bias voltages are discussed. Experimental results show that the microtrench is caused by the formation of a SiFxOy layer, which has a greater tendency to charge than SiC, after the addition of O2. The microtrenching effect tends to increase as the ICP coil power and bias voltage increase. In addition, the angular distribution of the incident ions and radicals also affects the shape of the microtrench.     

GaN电感耦合等离子体刻蚀的优化和损伤分析

通过分别改变电感耦合等离子体(ICP)刻蚀过程中的ICP功率和DC偏压,对ICP刻蚀GaN材料的工艺条件和损伤情况进行了系统的研究。刻蚀后表面的损伤和形貌通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、电子能谱(EDS)、荧光光谱(PL)等技术进行表征和分析。实验结果表明,刻蚀速率随ICP功率和DC偏压的增加而增加;刻蚀损伤与DC偏压成正比,而与ICP功率的关系较为复杂。实验中观测到刻蚀后GaN样品的荧光光谱带边发射峰和黄带发射峰的强度均有明显下降,这意味着刻蚀产生的缺陷中存在非辐射复合中心,并且该非辐射复合中心的密度与DC偏压成正比。为了兼顾高刻蚀速率和低刻蚀损伤,建议使用高ICP功率(450 W)和低DC偏压(300 V)进行ICP刻蚀。     

Reactive ion etching of SiC using C2F6/O2 inductively coupled plasma

The inductively coupled plasma-reactive ion etching (ICP-RIE) of SiC single crystals using the C₂F₆/O₂ gas mixture was investigated. It was observed that the etch rate increased as the ICP power and bias power increased. With increasing sample-coil distance, O₂ concentration, and chamber pressure, the etch rate initially increased, reached a maximum, and then decreased. Mesas with smooth surfaces (roughness ≤1 nm) and vertical sidewalls (∼85°) were obtained at low bias conditions with a reasonable etch rate of about 100 nm/min. A maximum etch rate of 300 nm/min could be obtained by etching at high bias conditions (≥300 V), in which case rough surfaces and the trenched sidewall base were observed. The trenching effect could be suppressed by etching the samples on anodized Al plates, although mesas with sloped (60–70°) sidewalls were obtained. Results of various surface characterization indicated little contamination and damage on the etched SiC surfaces.     

Etching of 4H-SiC using a NF<Subscript>3</Subscript> inductively coupled plasma

Etching of silicon carbide (SiC) was conducted in a NF₃/CH₄ inductively coupled plasma (ICP) at low pressure. The etch responses examined include the etch rate, surface roughness, and profile angle. For the variations in the source power, the direct-current (DC) bias strongly affected the etch rate. The profile angle varied inconsistently with the bias power. It was commonly observed without regard to the pressure level that, at lower gas ratios, the surface roughness was inversely related to the DC bias. At higher gas ratios, the surface roughness seemed to be dominated by surface reactions. In estimating etch mechanisms, the DC bias played an important role in qualitatively separating chemical and physical effects.     

InGaAs探测器制备的ICP刻蚀方法研究

采用Cl2/BCl3/Ar感应耦合等离子体对InP/In0.55Ga0.45As/InP进行了刻蚀。讨论了不同的气体组分、ICP功率、直流自偏压下对刻蚀速率、表面粗糙度的影响。初步得到了一种稳定、刻蚀表面清洁光滑、图形轮廓良好、均匀性好和刻蚀速率较高的工艺。利用此工艺制作的8元InP/In0.55Ga0.45As/InP(PIN)探测器,峰值探测率为1.04×1012cmHz1/2W-1。     

Characteristics of germanium dry etching using inductively coupled SF6 plasma

Inductively coupled SF₆ plasma etching of germanium (Ge) was investigated at different inductively coupled plasma (ICP) power levels, the SF₆ flow rate, and the working pressure. The etch rate of Ge increases from 1007 to 2447 nm/min as the SF₆ flow rate increases from 10 to 60 sccm. Also, the etch rate of Ge increases from 265 to 1007 nm/min as the ICP power level increases from 100 to 400 W whereas the etch rate of Ge decreases from 552 to 295 nm/min as the working pressure increases from 5 to 20 mTorr. The etch profile is isotropic. As SF₆ flow, ICP power and working pressure decrease the surface roughness decreases. Optical emission spectroscopy was used to examine the gas phase species in the plasma, and emission from excited atomic S and F has been identified. Composition of the surface due to SF₆ plasmas has been obtained using X-ray photoelectron spectroscopy. Reaction layers on germanium due to inductively coupled SF₆ plasma etching are found to be a thin, layer with of G–-S, Ge–F and Ge–O bonded species.