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。     

InAs/GaSb二类超晶格红外探测材料的ICP刻蚀

分别采用 Cl2/Ar和SiCl4/Ar作为刻蚀气体对InAs/GaSb二类超晶格红外探测材料进行ICP（Inductively Couple Plasma）刻蚀。结果表明,两种刻蚀气体的刻蚀深度与刻蚀时间都呈线性关系;在2 mTorr气压下,RF功率为50 W,SiCl4流量为3 sccm,Ar为9 sccm时,刻蚀速率为100 nm/min,且与材料的掺杂浓度无关。实验还表明,SiCl4/Ar作为刻蚀气体时,Ar流量在很大范围内对刻蚀速率没用明显影响,但Ar的流量越大,刻蚀的均匀性越好;用Cl2/Ar作为刻蚀气体时,刻蚀速率也是100 nm/min,但Ar流量对刻蚀速率有影响:当Ar流量小于3 sccm时,刻蚀速率随Ar流量的减小而明显降低。     

ICP刻蚀对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响

采用AZ1500光刻胶作为掩模对GaAs和InP进行ICP刻蚀,研究了刻蚀参数对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响。结果表明,光刻胶的碳化变性与等离子体的轰击相关,压强、ICP功率和RF功率的增加以及Cl2比例的减小都会加速光刻胶的碳化变性,Cl2/Ar比Cl2/BCl3更易使光刻胶发生变性。对于GaAs样品刻蚀,刻蚀气体中Cl2含量越高,刻蚀图形侧壁的横向刻蚀越严重。Cl2/BCl3对GaAs的刻蚀速率比Cl2/Ar慢,但刻蚀后样品的表面粗糙度比Cl2/Ar小。刻蚀InP时的刻蚀速率比GaAs样品慢,且存在图形侧壁倾斜现象。该工作有助于推动在器件制备工艺中以光刻胶作为掩模进行ICP刻蚀,从而提高器件制备效率。     

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.     

Cl2基气体感应耦合等离子体刻蚀GaN的工艺

采用Cl2/He对GaN基片进行感应耦合等离子体刻蚀,并比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar对GaN基片进行刻蚀的优劣.实验中通过改变ICP功率、直流自偏压、气体总流量和气体组分等方式,讨论了这些因素对刻蚀速率和刻蚀后表面粗糙度的影响.实验结果表明,用Cl2/He气体刻蚀GaN材料可以获得较高的刻蚀速率,最高可达420nm/min.同时刻蚀后GaN材料的表面形貌也较为平整,均方根粗糙度(RMS)可达1nm以下.SEM图像显示刻蚀后表面光洁,刻蚀端面陡直.最后比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar刻蚀GaN基片的刻蚀速率、表面形貌,以及制作n型电极后的比接触电阻.     

基于Cl2基气体的InP/InGaAs干法刻蚀研究

对于用Cl2/Ar和Cl2/CH4/H2感应耦合等离子体(ICP)刻蚀InP/InGaAs多层膜进行了研究.发现用Cl2/Ar刻蚀InP/InGaAS时InP侧壁内切,在InP和lnGaAs界面存在侧壁不连续问题.而用Cl2/CH4/H2刻蚀时,两层侧壁是平整连续的,且刻蚀区表面的粗糙度也比较小.分析了两种气体组合的刻蚀机理,对上述实验现象给出了解释.     

SiC材料的ICP-RIE浅槽刻蚀工艺

介绍了用于SiC器件浅槽制作的ICP-RIE刻蚀原理,选用Cl2/Ar混合气体对SiC材料进行浅槽刻蚀,研究了ICP功率和RIE功率对刻蚀速率、刻蚀后表面粗糙度及刻蚀倾角的影响,得到了刻蚀速率、刻蚀后表面粗糙度及刻蚀倾角随刻蚀功率的变化规律。最终得到了用于SiC器件浅槽刻蚀的最优刻蚀条件。实验结果表明,RIE功率和ICP最优功率配比分别为12和500 W。该刻蚀条件应用于SiC MESFET制备中,进行了多凹槽栅结构的浅槽刻蚀,实现了多凹槽栅结构。不同深度栅凹槽的片内均匀性均达到了4%以内,片间均匀性也达到了5%,工艺稳定性及均匀性均达到了批量生产要求。     

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。     

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.     

Cl2基气体感应耦合等离子体刻蚀GaN的工艺

采用Cl2/He对GaN基片进行感应耦合等离子体刻蚀,并比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar对GaN基片进行刻蚀的优劣.实验中通过改变ICP功率、直流自偏压、气体总流量和气体组分等方式,讨论了这些因素对刻蚀速率和刻蚀后表面粗糙度的影响.实验结果表明,用Cl2/He气体刻蚀GaN材料可以获得较高的刻蚀速率,最高可达420nm/min.同时刻蚀后GaN材料的表面形貌也较为平整,均方根粗糙度(RMS)可达1nm以下.SEM图像显示刻蚀后表面光洁,刻蚀端面陡直.最后比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar刻蚀GaN基片的刻蚀速率、表面形貌,以及制作n型电极后的比接触电阻.     

InAs/GaSb超晶格探测器台面工艺研究

InAs/GaSb SLs探测器台面刻蚀常用的工艺有干法刻蚀和湿法刻蚀。研究了三种等离子刻蚀气体(Cl2基, Ar基和CH4基)对超晶格的刻蚀效果,SEM结果表明,CH4基组分能够得到更加平整的表面形貌和更少的腐蚀坑;之后采用湿法腐蚀工艺,用于消除干法刻蚀带来的刻蚀损伤,分别研究了酒石酸系和磷酸系两种腐蚀溶液的去损伤效果,结果表明,磷酸系腐蚀液的去损伤效果更好,且腐蚀速率更加稳定。采用优化的台面工艺制备了InAs/GaSb SLs探测器,其I- V特性曲线表明二极管具有较低的暗电流,其77 K时动态阻抗R0A =1.98×104Ωcm2。     

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。     

InAs/GaSb超晶格红外探测器台面湿法腐蚀研究

研究了不同腐蚀体系对InAs/GaSb超晶格材料台面的刻蚀,并从中选择了由氢氟酸、酒石酸和双氧水构成的酒石酸腐蚀体系。该体系较适合InAs/GaSb超晶格材料的刻蚀,刻蚀速率稳定,下切效应小。进一步研究发现当HF达到一定浓度后不再影响刻蚀速度;在较低的酒石酸和双氧水浓度下,刻蚀速度是由氧化过程控制,且反应速度和双氧水的浓度成正比。腐蚀液配比为酒石酸(3.5g)∶H2O2(4mL)∶HF(1mL)∶H2O(400mL),刻蚀速度约为0.5μm/min。     

离散谱折射率法优化设计深刻蚀、单模GaAs/GaAlAs脊形光波导

采用离散谱折射率法对深刻蚀 Ga As/ Ga Al As多层脊形光波导的特性作了详细的理论分析 ,并对所获得的较大截面、低损耗的单模脊形光波导的制作容差性作了进一步的分析 .计算表明 ,用离散谱折射率法获得的单模脊形光波导具有较大的制作容差性 .     

InP/空气隙结构的制作与特性

研究了采用不同溶液制作InP/空气隙的侧向腐蚀工艺,对腐蚀速率、晶向选择性、表面形貌进行了分析;研究了粘附释放工艺;在上述基础上制作完成了InP/空气隙结构,并采用微拉曼光谱来分析其应力分布情况,证实了制作工艺的可靠性.     

InGaAs(InAlAs)/InP和InP/InAlAs湿法选择腐蚀研究

介绍了两种选择腐蚀液对InGaAs(InAlAs)I/nP和InPI/nAlAs异质结构材料选择腐蚀的实验结果,重点介绍在InAlAs上面生长InP的湿法选择腐蚀,用HClH∶3PO4C∶H3COOH系列腐蚀液,InPI/nAlAs选择比大于300。InPI/nAlAs湿法选择腐蚀的结果可以很好应用到OEIC芯片制作中,并取得了较好的器件及电路结果。     

基于SiCl4/SF6的GaAs/AlAs ICP选择性干法刻蚀

报道了GaAs/AlAs的电感耦合等离子体(ICP)选择性干法刻蚀,刻蚀气体为SiCl4/SF6混合物.研究了在不同SiCl4/SF6气体配比、RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs,AlAs的平均刻蚀速率与二者的选择比.合适的SiCl4/SF6气体比例(15/5sccm),低的RF偏压电源功率和高的气室压力将加强AlF3非挥发性生成物的形成,进而提高GaAs/AlAs的选择比.在SiCl4/SF6气体比例为15/5sccm,RF偏压电源功率为10W,主电源功率为500W,气室压力为2Pa时,GaAs/Al-As的选择比达1500以上.采用喇曼光谱仪对不同RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs衬底被刻蚀面等离子体损伤进行了测试,表面形貌和被刻蚀侧壁分别采用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)进行观察.     

InAs/GaSb二类超晶格材料湿法腐蚀工艺研究

研究了不同腐蚀溶液体系下铟砷镓锑(InAs/GaSb)二类超晶格材料的湿法腐蚀工艺。根据腐蚀效果选择了由柠檬酸(C6H8O7)、磷酸(H3PO4)、过氧化氢(H2O2)构成的混合腐蚀液。这种腐蚀液对InAs/GaSb材料腐蚀速率稳定,腐蚀后表面光滑,且下切效应小。同时,研究了该成分腐蚀液不同腐蚀液温度、浓度和各成分配比等条件对InAs/GaSb材料腐蚀速率,形貌和钻蚀情况的影响。根据实验结果配制了体积比为1∶1∶1∶40的柠檬酸(50%):磷酸(85%):过氧化氢(31%):水的腐蚀溶液,室温(20 ℃)下腐蚀速率约为9.48 nm/s。     

Plasma chemistries for dry etching of NiFe and NiFeCo

Plasma chemistries based on chlorine, bromine, or iodine have been investigated for inductively coupled plasma etching of NiFe and NiFeCo. There is clear evidence of a chemically enhanced etch mechanism with both Cl₂- and I₂- based mixtures, with no enhancement present for Br₂ chemistries. Etch yields are typically low (≤0.25), emphasizing the need for high ion fluxes in order to achieve practical material removal rates.     

基于金属背支撑刻蚀技术的柔性AlGaInP/AlGaAs/GaAs三结太阳电池研制

对柔性GaAs基太阳电池的制备方法进行研究,报道了一种用于制备柔性倒置生长的AlGaInP/AlGaAs/GaAs三结太阳电池的剥离和转移方法——金属背支撑选择性湿法刻蚀技术.在GaAs/GaInP选择性腐蚀的基础上进行了GaAs衬底层的腐蚀,研究了不同类型和体积比的溶液对GaAs/GaInP/AlInP结构腐蚀的选择特性,最终选用不同配比的H2 SO4-H2 O2系腐蚀液,获得快速、可控制、重复性好的去除衬底的两步腐蚀法.原子力显微镜测试结果表明,通过此方法能够成功地将电池外延层薄膜转移到Cu衬底上,并且在剥离和转移过程中外延层薄膜没有受到损伤.柔性AlGaInP/AlGaAs/GaAs三结太阳电池的开路电压超过3.4V.