干法刻蚀中静电吸盘对产品良率的影响

在VLSI制造过程中,静电吸盘（ESC）以其良好的热传导性及较少的缺陷产生率已广泛应用于ETCH、CVD等制程中。文章以LAM Research公司TCP9400等离子刻蚀机在多晶硅刻蚀的生产实践为例,分析了这种双极性静电吸盘（bipolar-ESC）的结构特点和其工作原理,并逐一分析了在其使用过程中各参数补偿电压、夹持电压、冷却气体等对产品良率的影响,并提出了对生产过程的监控参数,以达到及时发现问题、解决问题的目的。     

垂直腔面发射激光器中GaAs/AlGaAs的选择性刻蚀技术研究

在氧化物限制型垂直腔面发射激光器制备中,刻蚀GaAs/AlGaAs时因异质型材料常出现选择性内蚀现象,这会直接影响后续的氧化工艺及电极钝化的效果。针对因选择性内蚀而出现的"镂空"现象,对湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺进行详细研究,研究结果表明通过调整刻蚀液体积配比和感应耦合等离子体(ICP)刻蚀下电极射频功率可有效消除"镂空"现象。湿法刻蚀中,当刻蚀液H_3PO_4-H_2O_2-H_2O各物质体积配比为1\:1\:10时,得到了陡直度较好且光滑的侧壁。ICP干法刻蚀时,通过改变下电极RF功率可调整腔室内的化学刻蚀和物理刻蚀的动态平衡,在下电极射频功率为100 W时,"镂空"现象基本消失,且侧壁陡直度大于80°。     

常压射频激励低温冷等离子体刻蚀光刻胶

介绍了一种新型的常压射频激励低温冷等离子体喷射装置,利用电流和电压探针研究了该等离子体的放电特性,利用热电偶研究了喷射出的等离子体束流温度,得到其放电与传统的真空室中电容耦合放电具有一致的特性.利用该等离子体装置在大气压下对AZ9918光刻胶进行了干法刻蚀实验,用电镜观察了刻蚀留胶前后硅表面的效果,研究了放电等离子体功率以及衬底温度对刻蚀速率的影响,在放电功率为300W时,得到刻蚀速率接近500nm/min.     

常压射频激励低温冷等离子体刻蚀光刻胶

介绍了一种新型的常压射频激励低温冷等离子体喷射装置,利用电流和电压探针研究了该等离子体的放电特性,利用热电偶研究了喷射出的等离子体束流温度,得到其放电与传统的真空室中电容耦合放电具有一致的特性．利用该等离子体装置在大气压下对AZ9918光刻胶进行了干法刻蚀实验,用电镜观察了刻蚀留胶前后硅表面的效果,研究了放电等离子体功率以及衬底温度对刻蚀速率的影响,在放电功率为300W时,得到刻蚀速率接近500nm/min．     

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.     

ICP等离子体刻蚀系统射频偏压的实验研究

对于上下电极双射频源的电感耦合(ICP)等离子体刻蚀设备的关键工艺参数--下电极射频偏压的变化特性进行了实验与物理定性分析.实验以氧气作为反应气体,采用可满足300mm硅晶片刻蚀的ICP刻蚀设备的射频系统进行实验数据测定.结果表明,下电极射频偏压与其他工艺参数在可适用的工艺窗口中(改变上下电极功率和气体压力)不再是平常认为的简单的比例关系,而是随着条件的改变,对应的趋势比例关系会发生转折性变化,这种变化在高上电极射频、低下电极射频功率和低气压的条件下很容易发生.     

ICP等离子体刻蚀系统射频偏压的实验研究

对于上下电极双射频源的电感耦合(ICP)等离子体刻蚀设备的关键工艺参数--下电极射频偏压的变化特性进行了实验与物理定性分析.实验以氧气作为反应气体,采用可满足300mm硅晶片刻蚀的ICP刻蚀设备的射频系统进行实验数据测定.结果表明,下电极射频偏压与其他工艺参数在可适用的工艺窗口中(改变上下电极功率和气体压力)不再是平常认为的简单的比例关系,而是随着条件的改变,对应的趋势比例关系会发生转折性变化,这种变化在高上电极射频、低下电极射频功率和低气压的条件下很容易发生.     

中能离子注入机用静电吸盘

简要介绍了静电吸盘的工作原理,理论分析了六相静电吸盘的工作模式,对静电吸盘进行了结构设计和制作工艺研究,并对静电吸盘的工艺性能尤其是静电吸盘在不同压力的氮气冷却性能进行了研究.实验结果表明.静电吸持电压的频率为30 Hz时最佳,这时电压一般为0.5 kV-1 kv,所需电源的功率较小.     

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.     

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.     

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。     

微波等离子体刻蚀技术研究

以Corial 200M型干法刻蚀机的三种刻蚀模式为基础,分析了微波等离子体刻蚀技术的优缺点．并讨论了下电极结构对干法刻蚀形貌、一致性和重复性的影响。利用微波等离子体刻蚀技术与反应离子刻蚀技术相结合,实现了SiO2各向同性刻蚀,成功应用于质量控制和失效分析等环节。     

4H-SiC材料干法刻蚀工艺的研究

鉴于SiC材料具有很强的稳定性以及湿法刻蚀的种种缺点,目前主要使用干法刻蚀来刻蚀SiC材料。但是干法刻蚀后样品表面的粗糙度对器件的性能有一定的影响。针对这一问题,采用电感耦合等离子体-反应离子刻蚀技术,对SiC材料进行SF₆/O₂混合气体和SF₆/CF₄/O₂混合气体的刻蚀,并且探究了压强、ICP功率和混合气体比例对样品表面粗糙度的影响。实验结果表明使用SF₆/O₂混合气体刻蚀后,样品的表面平整度较好。在一定RIE功率条件下,当ICP功率为700 W、压强为20 mT和SF₆/O₂为50/40 sccm时,样品表面的粗糙度最小。     

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。     

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。     

感应耦合等离子体干法刻蚀锑化铟薄膜研究

应用感应耦合等离子体技术首次实现了对锑化铟薄膜的干法刻蚀。朗缪尔探针诊断结果表明 :射频电源功率为 2 0 0 W时 ,在刻蚀样品附近的等离子体离子密度最大达 6.71 70× 1 0 1 0 cm- 3。以 CCl F2 为刻蚀气体 ,进气流量 2 m L/min,RF功率 2 0 0 W,等离子体反应刻蚀运行气压 7.98Pa时 ,对 In Sb-In薄膜进行了感应耦合等离子体干法刻蚀 ,获得刻蚀图形 ,宽深比为 5     

新型氨气等离子体有机材料刻蚀工艺研究

本文系统研究了氨气等离子体进行有机材料(BARC)的刻蚀,研究了工艺参数:压力,静电吸盘温度对刻蚀的影响。使用氨气可以得到高的刻蚀速率,通过刻蚀参数的控制,可以在保持光刻胶顶部形貌的条件下得到直的侧壁形貌。发射光谱的研究显示,NH3等离子体中的活性组分为H*和NH*.H*是刻蚀的主要活性物种,NH自由基会产生CN聚合物保护刻蚀目标的侧壁。     

硅基微型超级电容器三维微电极结构制备

为增大硅基微型超级电容器电极结构表面积,以提高电极的电荷存储能力,采用感应耦合离子刻蚀(ICP)技术制备了超级电容器三维微电极结构,研究了刻蚀、钝化气体流量和射频功率及电极电压等工艺参数对所制电极结构的影响。要取得较理想的结果,须根据刻蚀的一般规律和所用设备的具体特点,结合实际要求来确定工艺参数。在掩膜宽度为25μm时,所制三维电极结构表面规则平整,比二维电极结构表面积增大8.38倍。     

采用CHF_3和O_2等离子体刻蚀PI的各向异性研究

研究了一种有效刻蚀聚酰亚胺(PI)的干法刻蚀方法,以金属铬为掩膜,刻蚀经涂胶并亚胺化而得到具有一定厚度的PI薄膜。利用反应离子刻蚀设备(RIE)将O2和CHF3按一定比例混合,适当调节刻蚀压力、气体比例、功率、时间等因素,可以得到侧壁和底面光洁、具有不同表面形貌的刻蚀结构。借助台阶仪和显微测量工具测定刻蚀样片,进一步得到不同工艺参数下刻蚀深宽比,并通过分析得出其他因素对PI刻蚀深宽比的影响趋势。该项研究避免了"微掩膜"效应所产生的表面粗糙问题,同时优化了刻蚀工艺,得到各向异性刻蚀的具体工艺参数,为PI不同应用目的选择刻蚀工艺提供了理论依据。     

用于垂直腔面发射激光器的GaAs/AlGaAs的ICP刻蚀工艺研究

采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀设备对应用于垂直腔面发射激光器的GaAs/AlGaAs材料进行刻蚀工艺研究。该刻蚀实验采用光刻胶作为刻蚀掩模,Cl2/BCl3作为刻蚀工艺气体,通过实验分析总结了ICP源功率、射频偏压功率和腔体压强对GaAs/AlGaAs材料和掩模刻蚀速率的影响。利用扫描电子显微镜观察不同参数条件对样品侧壁垂直度和底部平坦度的影响。最终在保证高刻蚀速率的前提下,通过调整优化各工艺参数,得到了侧壁光滑、底部平坦的圆台结构。