基于刻蚀处理的池沸腾传热性能实验研究

为探究刻蚀处理铜板表面对池沸腾传热性能的改善效果,搭建了可视化实验平台,制备不同刻蚀浓度和刻蚀时间处理的表面,采用去离子水为工质,进行饱和池沸腾实验.结果表明,氨水刻蚀浓度越大,表面的换热性能越强,氨水刻蚀时间越长,表面换热性能越强.热流密度为43.2 W/cm^(2)时,0.05 mol/L氨水刻蚀4 h表面、0.05 mol/L氨水刻蚀5 h表面、0.05 mol/L氨水刻蚀8 h表面、0.03 mol/L氨水刻蚀4 h表面、0.05 mol/L氨水刻蚀4 h表面和0.10 mol/L氨水刻蚀4 h表面上的换热系数分别提高了46%、92%、105%、36%、45%、78%.此外,对其表面进行表征,结果说明了其优异的沸腾性能.刻蚀处理增强了表面粗糙度,有效面积,从而促进液体的补充,能够在较小的过热度下达到更高的临界热流密度.可视化研究结果表明,刻蚀表面具有更多的成核位点,更小的气泡离开直径和离开频率.这些结果显示出刻蚀表面强化池沸腾换热的潜力.

激光刻蚀聚合物隔离膜材料的仿真分析

一种由聚乙烯(PE)、氧化石墨烯(GO)、聚乙烯(PE)构成的锂离子电池隔离膜具有耐热、低输出、机械强度中等、充电周期寿命长等优点,具有广泛的应用前景。锂离子电池隔离膜孔径大小和孔隙率对电池性能有非常重要的影响,若采用干法或湿法刻蚀工艺等传统加工方式,这种有机隔离膜材料会不可避免地出现磨损、毛刺,从而影响电池的稳定高效运行。脉冲激光凭借高精确性、高可靠性和高稳定性等优势,有望成为锂离子电池隔离膜精密加工的主流技术。为了研究聚乙烯(PE)、氧化石墨烯(GO)、聚乙烯(PE)的隔离膜激光刻蚀过程并得到合适的激光刻蚀参数,利用COMSOL Multiphysics软件建立脉冲激光刻蚀隔膜的二维瞬态物理模型,得到了小孔自由界面随激光加工时间的刻蚀进程,分析不同激光功率、不同激光光斑直径对刻蚀结果的影响及温度场变化规律,对实际隔离膜的刻蚀加工过程具有重要的指导意义。

一种高铝盖板玻璃的酸性混合液刻蚀工艺

0背景近年来,电子信息显示、新能源等新兴产业高速发展和消费者对中高端触控产品需求的增加,对作为基础材料的盖板玻璃提出了越来越高的性能要求,市场的主流产品向高清晰度快速发展。高铝硅酸盐盖板玻璃的特点就是氧化铝含量高(≥6%),化学稳定性好,具有优良的机械性能、电学性能、光学性能、离子交换性能、透过率高、耐划伤、耐冲击、抗裂及跌落能力强等优点,适合用作手机、平板电脑、车载导航等便携式触控产品的显示屏幕保护盖板。

石英玻璃刻蚀浅锥孔阵列的工艺研究

介绍了石英玻璃刻蚀浅锥孔的制备方法。通过紫外接触式光刻系统在石英玻璃上形成光刻胶浅锥孔阵列图案,用电感耦合反应离子刻蚀机(ICP-RIE)进行刻蚀。研究了光刻参数和蚀刻参数(气体流量、气体成分、腔压、ICP功率和偏置功率)对石英玻璃的刻蚀性能、表面轮廓、蚀刻速率和侧壁倾角的影响。结果表明:刻蚀气体种类对石英浅锥孔阵列刻蚀效果有显著影响,CF_(4)和Ar的组合气体所刻蚀的石英锥孔阵列的效果最佳,随着CF_(4)气体流量比的增加,石英刻蚀倾角先降低后又小幅增加,当刻蚀气体(CF_(4)∶Ar)流量比在5∶3时,石英刻蚀速率为0.154μm/min,光刻胶刻蚀速率为0.12μm/min,得到的石英浅锥孔倾角最倾斜。在其他刻蚀参数一定的情况下,ICP功率由600W升高至800W,石英刻蚀速率大幅降低,聚合物的沉积成为刻蚀工艺的主导;刻蚀石英的粗糙度Rq随着ICP功率的降低明显增加;RF功率升高时刻蚀石英的速率增加,Rq值增加后又降低,当RF功率升高至200W时,光刻胶发生碳化现象。可为石英玻璃微器件的制备提供工艺参考。

压阻式压力传感器硅电阻条浅槽刻蚀的研究

MEMS压阻式压力传感器的电阻条刻蚀效果对传感器的性能及高温环境下工作寿命起着至关重要的作用。采用SPTS深硅刻蚀机以SF6为刻蚀气体,C4F8为保护气体进行刻蚀实验。通过改变刻蚀气体通入时长、保护气体通入时长以及射频功率进行参数匹配,根据台阶仪和SEM电镜的观察数据对刻蚀效果进行评估,最终确定了刻蚀气体流量25 sccm,刻蚀气体通入的时长为2.5 s;保护气体流量50 sccm,保护气体的通入时长为2.5 s,射频功率为2 500 W的刻蚀条件。该条件下刻蚀速率为1.54μm/loop。刻蚀均匀性为2.9%.

InAs/GaSb超晶格台面刻蚀工艺研究综述

本文综述了InAs/GaSb超晶格台面刻蚀工艺研究。从湿法和干法刻蚀的物理化学机理以及参数调控等方面进行分析,旨在阐明工艺条件对台面形貌的影响,以抑制带隙较窄的长波和甚长波超晶格表面漏电流。结果表明,湿法刻蚀中恰当的腐蚀液配比可以实现两种组分的均匀性刻蚀,而不会导致粗糙的表面和严重的下切;干法刻蚀中,采用Cl_(2)基和CH 4基混合气体,通过调整刻蚀气体类型及比例可实现物理和化学刻蚀两个过程的平衡,保证台面侧壁平滑性和倾角的垂直度。另外,对于不同组分的超晶格,需要选择不同的工艺参数才能满足InAs和GaSb的协同性刻蚀。最后对InAs/GaSb超晶格台面刻蚀工艺作出了展望。

背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器制备技术研究

随着移动通信技术的快速发展,薄膜体声波滤波器逐渐向高频和大带宽方向发展。该文研究了POI(LiNbO_(3)/SiO_(2)/Si)基片上背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器制作工艺,通过研究POI基IDT光刻、背腔硅刻蚀等工艺,确定了IDT层曝光量和背腔刻蚀等关键工艺参数。研制出的背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器,其谐振频率为4565 MHz,反谐振频率为5035 MHz,机电耦合系数为20.86%。此制备工艺对研究高频、大带宽薄膜体声波滤波器具有重要的参考意义。

ICP深硅刻蚀工艺研究

深硅刻蚀工艺是MEMS器件制造过程中的关键工艺之一。加速度计的梳齿结构、滤波器及压力传感器的硅腔结构都是决定器件性能的关键工艺,均需要通过深硅刻蚀制备。梳齿的垂直度以及硅腔的侧壁平整度均会对器件的性能产生直接影响。针对深硅刻蚀工艺中出现的形貌问题进行分析,找到影响硅草、侧壁垂直度差、底部横向钻蚀、侧壁钻蚀等问题的工艺参数。最后通过工艺参数优化,对这些问题进行改善,从而获得理想形貌,满足器件性能要求。

ICP深硅刻蚀工艺研究

感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术是微机电系统器件加工中的关键技术之一。利用英国STS公司STS Multiplex刻蚀机,研究了ICP刻蚀中极板功率、腔室压力、刻蚀/钝化周期、气体流量等工艺参数对刻蚀形貌的影响,分析了刻蚀速率和侧壁垂直度的影响原因,给出了深硅刻蚀、侧壁光滑陡直刻蚀和高深宽比刻蚀等不同形貌刻蚀的优化工艺参数。

等离子喷涂氧化铝涂层及刻蚀行为研究

0前言半导体产业是关系国家战略发展的核心产业,近年来获得飞速发展。集成电路作为半导体产业的核心,在其制造过程中有几百步工艺步骤,其中40~50%的工序要用到等离子体(phsma)技术,尤其是进行得最频繁的刻蚀工艺。刻蚀用等离子体都是化学活性强的气体,由于鞘层的作用,离子对处于等离子气氛中的工件甚至容器壁会产生持续的轰击效应,这就对等离子体刻蚀反应腔内的零部件产生刻蚀作用,使得等离子刻蚀机反应室内产生颗粒。

硅深槽ICP刻蚀中刻蚀条件对形貌的影响

以SF6/C2H4为刻蚀气体,使用Corial200IL感应耦合等离子体(ICP)刻蚀系统,进行Si等离子刻蚀技术研究。通过调节刻蚀气体SF6与侧壁钝化保护气体C2H4的流量比和绝对值等工艺参数,对深Si刻蚀的形貌以及侧壁钻蚀情况进行改善,使该设备能够满足深硅刻蚀的基本要求,解决MEMS工艺及TSV工艺中的深硅刻蚀问题。实验结果表明,Corial200IL系统用SF6作等离子体刻蚀气体,对Si的刻蚀具有各向同性;C2H4作钝化气体,能够对刻蚀侧壁进行有效的保护,但由于C2H4的含量直接影响刻蚀速率和选择比,需对其含量及配比严格控制。研究结果为:SF6含量为40sccm、C2H4含量为15sccm时能够有效控制侧壁钻蚀,且具有较大的选择比,初步满足深硅槽刻蚀的条件。

金刚石表面刻蚀技术研究进展

金刚石在量子信息器件、生物医药载体、生物传感器、高性能电极、化学分析传感器等诸多领域具有极大的应用价值,金刚石表面刻蚀技术是实现金刚石上述应用的关键所在。常见的刻蚀技术可根据刻蚀剂的物相分为熔盐刻蚀、气相刻蚀、固相刻蚀、气固相混合刻蚀、等离子刻蚀这五类。熔盐刻蚀是利用熔融离子化合物对金刚石表面进行刻蚀,其刻蚀机理主要是金刚石碳原子的氧化过程。气相刻蚀是利用氧气等气体与金刚石表面发生气固相反应,使金刚石中的碳原子变为一氧化碳等气态化合物进行刻蚀。气固相混合刻蚀主要是以镍、铂等金属作为催化剂,辅助氢气与金刚石发生反应生成甲烷,对金刚石进行刻蚀。固相刻蚀是金刚石合成的逆过程,主要用铁钴镍及其盐对金刚石进行催化石墨化,之后这些金属作为溶剂形成碳固溶体对金刚石进行刻蚀。等离子体刻蚀主要是用氧等离子体与金刚石发生反应,对金刚石进行刻蚀。文章着重介绍了这五种金刚石表面刻蚀技术近年来的研究进展,简要分析了这些技术的原理、特点与用途。

湿法刻蚀条件对TFT中Cu电极坡度角和均一性的影响及工艺参数优化

目的 在高世代薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)产线的栅极刻蚀制程,明确大气压等离子体(Atmosphere Pressure Plasma,APP)清洗功率、清洗时间及刻蚀时间对刻蚀性能(关键尺寸偏差、均一性、坡度角)的影响规律,并获得最佳工艺条件,进而提升良率。方法 以APP清洗功率、清洗时间和刻蚀时间为影响因素,以关键尺寸偏差(CD Bias)、均一性、坡度角作为因变量,开展正交试验,明确因素影响重要性顺序;然后,对Cu电极坡度角的形成和刻蚀均一性变化进行分析;最后,采用回归分析获得刻蚀性能与刻蚀时间的函数关系式。结果 结果表明:刻蚀时间对刻蚀性能的影响最大,对APP清洁时间和功率的影响较小。刻蚀时间延长,关键尺寸偏差(CD Bias)增加、均一性变差、坡度角变大。为改善均一性和平缓坡度角,应缩短刻蚀时间。最佳工艺组合为:刻蚀时间85 s,APP电压9 kV,APP传输速度5 400 r/min。结论 刻蚀时间延长,未被光刻胶覆盖的Cu膜层被完全刻蚀,形成台阶,该台阶使刻蚀液形成回流路径。沿着回流路径,刻蚀液浓度、温度逐渐下降,刻蚀均一性由此恶化,坡度角因此增加。采用回归分析得到的刻蚀性能与刻蚀时间的函数关系式,为预测刻蚀效果和优选刻蚀时间提供了依据。

界面钻蚀主导的准各向异性湿法刻蚀法制备玻璃微棱镜阵列

玻璃微棱镜具有耐腐蚀、耐高温、寿命长等优点,但在玻璃上加工微棱镜阵列目前仍是一个难题。因此,提出了界面钻蚀主导的玻璃准各向异性湿法刻蚀方法,制备了高质量的微棱镜阵列器件。在元胞自动机中引入界面性质调控,模拟了界面钻蚀与各向同性侧蚀的竞争行为,探究了刻蚀横截面形貌的变化规律,构建了准各向异性湿法刻蚀模型。在此指导下,加工了横截面为梯形的微结构,设计并制备了间距、形状、尺寸均可调控的微棱镜阵列,重复性达到98%。验证了微棱镜阵列对LED灯扩散效果,光亮度提升了4.6倍。本文改变了传统玻璃湿法刻蚀各向同性的固有认识,创新性地开发了准各向异性刻蚀工艺,为玻璃微棱镜阵列等相关器件提供了高效低成本的制备方法。

商品有机玻璃片微结构的深刻蚀研究

研究应用O2反应离子刻蚀(RIE)直接深刻蚀商用有机玻璃(PMMA)片,以实现微结构的三维微加工,工艺简单,加工成本较低,为微器件的高深宽比加工提出了新方法。试样采用Ni作掩膜,以普通的光刻胶曝光技术和湿法刻蚀法将Ni掩膜图形化。工作气压、刻蚀功率等工艺参数对刻蚀速率影响较大。在刻蚀过程中,掩膜上的金属粒子会被刻蚀气体离子轰击而溅射散落出来,形成微掩膜效应。利用这种RIE技术,在适当的溅射功率及气压下,刻蚀速率较快,且获得了较陡直的微结构图形,刻蚀深度达120μm。

基于PS球自组装技术的GaN纳米柱阵列ICP刻蚀工艺研究

选用蓝宝石衬底上生长的P型氮化镓为材料,通过自组装技术制备的PS球为掩膜,采用感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀的方法来制备形状规则、周期均匀的纳米结构。在制备过程中,氮化镓纳米结构的形貌受诸多因素的影响,例如胶体球掩膜自组装的形貌,ICP刻蚀所通入的气体类型、气体比例、刻蚀功率源、刻蚀时间等。系统地研究了刻蚀过程中通入的气体类型、气体比例和刻蚀功率源、刻蚀时间对氮化镓纳米结构形貌的影响,并进行调整优化。利用扫描电子显微镜(SEM)对氮化镓进行的形貌分析表明:(1)随着刻蚀功率源和刻蚀时间的增大,掩膜层PS球的尺寸会随之减小使得刻蚀得到的纳米结构直径减小;(2)氮化镓纳米结构的形貌、刻蚀速率受到刻蚀通入的气体类型和比例影响,在Ar和CF_(4)或SF_(6)的组合气体作用下刻蚀速率相对非常缓慢,最高为15 nm/min,而Cl_(2)和BCl_(3)的组合气体作用速率可达到150 nm/min。

耐等离子体刻蚀涂层材料与制备工艺研究进展

随着半导体器件集成度的提升及先进制程的不断发展,半导体制造刻蚀工艺面临更高要求。刻蚀机内壁受高密度等离子体轰击,可能释放颗粒污染物,引发工艺漂移,严重时甚至导致电流短路和生产良率的下降。在刻蚀机内壁表面制备陶瓷涂层,可有效减缓等离子体对器件表面的刻蚀,并最大程度减少颗粒物的生成。合理选择涂层材料体系和制备工艺,可以显著提高刻蚀机部件的等离子体耐受性,并延长其使用寿命。总结了耐等离子体刻蚀涂层的研究现状,分析了等离子体刻蚀条件与涂层刻蚀行为之间的关系,综述了包括Al 2O 3、Y 2O 3、YAG、YF 3、YOF、非晶玻璃等在内的多种耐刻蚀材料的研究进展。同时,还探讨了涂层制备工艺的特点及其微观结构对刻蚀性能的影响,并对未来耐等离子体刻蚀涂层的要求及材料选择进行了展望。

聚焦离子束工艺参数对单像素线刻蚀的影响

单像素线刻蚀是制备微纳米器件中的基本单元及加工其他复杂结构的基础,对聚焦离子束(FIB)加工具有重要的意义。通过改变离子束流的大小、驻留时间、扫描步长百分比及离子剂量等参数,对硅表面进行单像素线刻蚀的研究。结果表明,在聚焦离子束加工中,离子剂量与刻蚀线条宽度和深度之间呈正相关,与宽深比之间呈负相关;离子束流大小的变化对刻蚀深度影响不明显,但刻蚀宽度和宽深比随离子束流的增大而增大。此外,随着离子束流驻留时间增加,刻蚀宽度增大而深度减小;随着扫描步长百分比的增大,刻蚀深度增大,刻蚀宽度减小,分析结果表明这些变化与加工过程中再沉积作用有关。本研究成果为后续复杂图形的精密加工提供了重要参考依据。

6英寸SiC基GaN HEMT背孔刻蚀技术研究

6英寸(1英寸=2.54 cm)SiC基GaN晶圆减薄后翘曲和总厚度变化(TTV)较大,给背孔刻蚀工艺带来了极大的挑战。以SF6和O2为刻蚀气体,通过研究气体流量及流量配比、腔体压力、感应耦合等离子体(ICP)功率、偏置功率等参数对SiC刻蚀速率和SiC对GaN选择比的影响,提出了针对SiC的两段式刻蚀方法。其中,主刻蚀阶段以超过0.8μm/min的刻蚀速率完成大部分SiC刻蚀,软着陆阶段提供超过60∶1的SiC对GaN刻蚀选择比,确保SiC刻蚀有效停止在GaN界面。此外,以Cl2和N2为刻蚀气体开发了GaN/AlGaN刻蚀工艺,刻蚀速率约为0.25μm/min。采用上述背孔刻蚀技术制作的0.5μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在3.5 GHz下输出功率密度达到约8.4 W/mm,功率附加效率超过57%。聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)结果表明背孔制作工艺良好。将孔链图形在200℃下烘烤48 h后再进行1000次-55~125℃温度循环,孔链电阻值变化幅度低于8%,证明背孔可靠性良好。该方法为6英寸SiC基GaN HEMT生产提供了可行的背孔刻蚀解决方案。

梳齿结构深刻蚀工艺改进

梳齿型谐振式传感器对谐振器梳齿的形貌有很高的要求,需要梳齿侧壁很好的垂直度、粗糙度以及片间均匀性等。采用感应耦合等离子体(ICP)深硅刻蚀工艺对具有深宽比较大的梳齿结构进行深刻蚀研究。影响深硅刻蚀的主要因素包括SF_(6)和C_(4)F_(8)气体流量、腔室压力、刻蚀与钝化保护时间、下基板功率等工艺参数,着重研究了片间均匀性、垂直度、粗糙度等影响结构性能的几个方面,得到了宽4.5μm、深70μm的梳齿结构,垂直度为89.7°,侧壁粗糙度46 nm,均匀性1.2%的优化工艺,为高精度MEMS梳齿型传感器的制作提供了基础。