等离子体横向刻蚀性的特性研究

研究了用SiO2 Al作掩模，SF6 O2混合气体等离子体对Si的横向刻蚀，其结果表明，在SF6 O2等离子体气氛中，AL是很好的保护膜，可以在待悬浮器件下形成大的开孔。因此，预计用这种技术，可以在Si片上集成横向尺寸为数百微米，具有优良高频性能的MEMS RF/MW无源器件，如开关、传输线、电感和电容等。     

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。     

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。     

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.     

不同添加气体对SiC材料SF_6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 Si C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 Si C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 ,Si C刻蚀速率随 N2 的通入而有所降低     

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。     

沟槽肖特基器件Si深槽刻蚀工艺

深硅刻蚀工艺是制造沟槽肖特基器件的关键技术.Si深槽的深度影响肖特基反向击穿电压,深槽的垂直度影响多晶Si回填效果,侧壁平滑度及深槽底部长草现象对器件的耐压性能影响显著.采用SF6/O2常温刻蚀工艺刻蚀Si深槽.研究了工艺压力、线圈功率、SF6/O2比例以及下电极功率等参数对沟槽深度均匀性和垂直度的影响.得到了使Si深槽形貌为槽口宽度略大于槽底,侧壁光滑,且沟槽深度均匀性为2.3％左右的工艺条件.利用该刻蚀工艺可实现沟槽多晶Si无缝回填.该工艺条件成功应用于沟槽肖特基器件制作中,反向击穿电压达到58 V,反向电压通48 V,漏电流为11.2 μA,良率达到97.55％.     

基于BCl3感应耦合等离子体的蓝宝石光滑表面刻蚀

利用Ar/BCl3、Cl2/BCl3和SF6/BCl3感应耦合等离子体(ICP),研究了蓝宝石(Al2O3)材料的干法刻蚀特性.实验表明,优化BCl3含量(80%),可以提高对Al2O3衬底的刻蚀速率;在BCl3刻蚀气体中加入20%的Ar气可以在高刻蚀速率下同时获得优于未刻蚀Al2O3衬底表面的光滑刻蚀表面和较好的刻蚀侧壁,原子力显微镜(AFM)分析得到最优刻蚀平整度为0.039 nm,俄歇电子能谱(AES)分析其归一化Al/O原子比为0.94.     

氧等离子体对GaNHEMT器件的影响

研究了不同条件下氧等离子体对GaN器件表面的影响。在合适的条件下,氧等离子体可以使AlGaN表面发生氧化,形成Al2O3薄氧化膜,提高肖特基势垒,从而降低GaN器件的阈值电压,提高器件导通电流。该结果可望用于更高性能AlGaN/GaN HEMT器件制备的应用中。     

基于各向同性干法刻蚀的大面积悬空Al膜制备

热声传感器随着多孔硅的热致超声发射现象的发现越来越受到关注。热声传感器通过改变器件表面热量而在周围空气中产生交变压力,从而向外发出声波。热声传感器的关键器件是悬空金属薄膜。制备大面积悬空薄膜释放有一定的难度,需要考虑金属薄膜本身的应力与粘附效应。该文提出了两种基于各向同性干法刻蚀的制备金属薄膜的方法,利用XeF2/SF6制备悬空Al膜。由于XeF2与SF6气体刻蚀硅时对于Al有较高的选择比,XeF2对于硅是各向同性刻蚀且有很高的刻蚀速率,而通过设置感应耦合等离子体（ICP）刻蚀机的参数也可利用SF6达到各向同性刻蚀。基于上述特点制备了悬空Al膜,设计相应的制备流程,探索XeF2刻蚀机与ICP刻蚀机合适的刻蚀参数。所制备的悬空Al膜平整、无杂质,具有良好的形貌。     

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。     

GaAs/AlGaAs多层膜刻蚀的陡直度

GaAs/AlGaAs多层膜的陡直度较大程度地关系到其实际应用效果,但在实际加工中较难控制,因此有必要研究刻蚀过程中一些主要因素对其陡直度的影响。结合具体工作情况,用AZ1500光刻胶作为掩模,GaAs/Al0.15Ga0.85As多层膜为刻蚀材料,分别使用湿法和干法对其进行刻蚀。湿法刻蚀的刻蚀剂为H3PO4+H2O2溶液,干法刻蚀采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀法,等离子体由Cl2+BCl3(蒸汽)混合气体电离形成。通过控制变量方法,发现湿法刻蚀中刻蚀剂配比和温度以及干法刻蚀中BCl3(蒸汽)流量对刻蚀陡直度的影响规律。由此得出,提高H3PO4所占比例和降低刻蚀温度虽然会降低刻蚀速率,但可以提高多层膜的陡直度;ICP刻蚀的陡直度优于湿法刻蚀,BCl3(蒸汽)的流量在一定范围内对刻蚀陡直度的影响较小。     

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.     

双重掩蔽层实现石英晶体高深宽比刻蚀

由于石英晶体的刻蚀速率小,要实现石英晶体的高深宽比刻蚀,常用的光刻胶或金属掩膜不能满足工艺要求。提出使用双重掩蔽层的方法实现石英晶体的高深宽比刻蚀,即石英晶体和单晶硅键合,然后在单晶硅表面生长二氧化硅,二氧化硅作为刻蚀单晶硅的掩蔽层,单晶硅作为刻蚀石英晶体的掩蔽层。ICP刻蚀过程使用SF6作为刻蚀气体、C4H8作为钝化气体、He作为冷却气体。控制好气体的流量和配比,选择合适的射频功率,能刻蚀出深度为30μm,宽度为50μm的深槽。该工艺对开发新型石英晶体器件有积极的意义。     

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。     

Additional Y3+ or Al3+ Dopants on the Ferromagnetism of Co Doped Ceria Diluted Magnetic Oxide

Al2O3 and Y2O3 have been respectively chosen for additional dopants to investigate the influence on the ferromagnetism of Co doped CeO2 bulk. Results indicate that ferromagnetism (FM) of Co doped CeO2 decrease with additional Al3+. Accordingly, certain amount of Y3+ can readily be incorporated into the lattice of CeO2 with the decrease of its grain size as well as some pores formation, leading to an enhancement of FM with a positive correlation between magnetization and Y3+ doping content. This experimental result is helpful both in understanding FM origination in diluted magnetic oxide (DMO) as well as to improve the moments of DMO applicable in spintronic devices.     

Additional Y3+ or Al3+ Dopants on the Ferromagnetism of Co Doped Ceria Diluted Magnetic Oxide

Al2O3 and Y2O3 have been respectively chosen for additional dopants to investigate the influence on the ferromagnetism of Co doped CeO2 bulk. Results indicate that ferromagnetism (FM) of Co doped CeO2 decrease with additional Al3+. Accordingly, certain amount of Y3+ can readily be incorporated into the lattice of CeO2 with the decrease of its grain size as well as some pores formation, leading to an enhancement of FM with a positive correlation between magnetization and Y3+ doping content. This experimental result is helpful both in understanding FM origination in diluted magnetic oxide (DMO) as well as to improve the moments of DMO applicable in spintronic devices.     

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。     

反应离子刻蚀PMMA的各向异性刻蚀研究

研究目的是优化Ni掩膜PMMA RIE的刻蚀参数，在氧刻蚀气体中加入表面钝化性气体CHF3，以较快的刻蚀速率获得垂直的侧壁和最小的掩模钻蚀。采用平行板结构的反应离子刻蚀机刻蚀，研究了刻蚀气压，CHF3/O2比率和刻蚀温度对垂直、侧向刻蚀速率和PMMA微结构形貌的影响。试验表明：当CHF3含量大于50%或O2工作气压较低时，会显著影响RV/RL比，当RV/RL比大于8时，试样呈现出完全各向异性刻蚀。