线性离子源反应离子刻蚀多晶硅绒面结构

为探究硅片绒面结构受RIE(反应离子刻蚀)工艺参数的影响规律,采用二维流体力学漂移扩散有限元方法建立了矩形腔室电容耦合等离子体放电模型,研究射频功率和压强对等离子放电特性的影响规律,并通过实验研究不同功率(1500、1750、1900 W)和压强(22—30 Pa)工艺参数下,多晶硅片经刻蚀后其表面纳米结构特征。结果表明:通过采用Cl_(2)、O_(2)和SF_(6)作为反应气体刻蚀形成的纳米绒面结构宽度在196—480 nm、深度在120—280 nm。射频功率的增加使得中性活性物质数密度增加,刻蚀宽度随之增加,离子数密度以及电场强度增强使得刻蚀深度增加,刻蚀速率得到提高;压强的增加只增加刻蚀宽度,对刻蚀深度几乎无影响。该方法和结论可为RIE工艺参数控制和绒面结构调控提供参考。

反应离子刻蚀加工工艺技术的研究

反应离子刻蚀(RIE)选择性比较低,只能进行各向异性刻蚀,刻蚀特征尺寸小于3μm,无危险化学试剂,但有危险气体和射频功率等安全风险。介绍了反应离子刻蚀技术的基本原理,探讨了聚酰亚胺、氮化硅、二氧化硅、铝和多晶硅薄膜材料刻蚀的工艺处方,研究了RIE草地现象形成机理,给出了避免草地现象的工艺措施。

SF_6/O_2/CHF_3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。

氮化硅的反应离子刻蚀研究

采用CHF3、CHF3+CF4和CHF3+O2三种不同气体体系作氮化硅的反应离子刻蚀(RIE)实验,研究了不同刻蚀气体对刻蚀速率、均匀性和对光刻胶的选择比三个刻蚀参数的影响。通过优化气体配比,比较刻蚀结果,最终获得了刻蚀速率为119nm/min,均匀性为0.6%,对光刻胶选择比为3.62的刻蚀氮化硅的优化工艺。

反应离子刻蚀和自组装分子膜构建硅基底疏水与超疏水表面

采用反应离子刻蚀技术在Si(100)表面加工微米级圆柱阵列,采用自组装技术分别制备了3种硅烷自组装分子膜.结果表明,采用反应离子刻蚀构建出的4种微米级圆柱阵列结构规整,其直径为5μm,高度为10μm,间距为15～45μm.沉积自组装分子膜后,试样表面的水接触角显著增大,其中沉积1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜接触角最大,1H,1H,2H,2H-全氟辛烷基三氯硅烷(FOTS)次之,三氯十八硅烷(OTS)最小.测得的接触角大于150°时接近Cassie方程计算的接触角,而小于150°时接近Wenzel方程计算的接触角.改变圆柱阵列的间距和选择不同的自组装分子膜,可以控制表面接触角的大小.原子力显微镜(AFM)观测结果显示,沉积自组装分子膜可以产生纳米级的团簇.由微米级圆柱阵列和纳米级自组装分子膜构成的表面结构使Si试样表面接触角最大可达156.0°.

GaAs、AlAs、DBR反应离子刻蚀速率的研究

采用 BCl3和 Ar作为刻蚀气体对 Ga As、Al As、DBR反应离子刻蚀的速率进行了研究 ,通过控制反应的压强、功率、气体流量和气体组分达到对刻蚀速率的控制 .实验结果表明 :在同样条件下 Ga As刻蚀的速率高于 DBR和 Al As,在一定条件下 Ga As刻蚀的刻蚀速率可达 40 0 nm/m in,Al As的刻蚀速率可达 35 0 nm/min,DBR的刻蚀速率可达 340 nm/min,刻蚀后能够具有光滑的形貌 ,同时能够形成陡直的侧墙 ,侧墙的角度可达 85°.

基于线算法的ICP深反应离子刻蚀模型

电感耦合等离子体(ICP)刻蚀是目前集成电路与微机电系统制造的关键工艺之一。利用一种改进的复合交替深刻蚀(TMDE)模型对ICP深反应离子刻蚀(Deep-RIE)进行了工艺仿真建模。根据深反应离子刻蚀中Footing效应的实验特征,提出了针对这一现象的表面描述方程,并借助实验手段确定了该表面描述方程中的参数,从而为模型添加了一种简单有效的Footing效应模拟模块。最后对Deep-RIE和Footing效应刻蚀表面进行模拟,验证了模型的有效性和可用性。

硅的反应离子刻蚀工艺参数研究

对硅的反应离子刻蚀(R IE)工艺参数进行了研究.通过控制变量法,得出了刻蚀速率与射频功率、刻蚀气体压强和刻蚀气体流量之间的关系曲线.结果表明,随着射频功率的增加,刻蚀速率不断增加;刻蚀速率开始随刻蚀气体压强的增加而加快,压强超过一定值时,刻蚀速率反而减小;刻蚀速率在刻蚀气体流量较小时,随气体流量的增加而加快,在较大的气体流量下反而降低.通过比较不同条件下的刻蚀结果,得到了刻蚀硅的优化工艺条件.最后用DEKTAK 6M型台阶仪测出了优化工艺条件下的刻蚀深度和粗糙度.测试结果表明在优化工艺条件下刻蚀速率快,粗糙度低.

栅绝缘层过孔的反应离子刻蚀研究

为了适应薄膜晶体管液晶显示器窄边框化以及面板布线精细化的趋势,以及利用较少光刻次数生产出高品质的产品,本文研究了利用反应离子刻蚀栅绝缘层过孔。介绍了栅绝缘层过孔刻蚀的原理,通过实验以及测试研究与分析了刻蚀过刻量、刻蚀反应压力以及刻蚀气体比例等因素对栅绝缘层过孔刻蚀坡度角的影响。实验结果表明:当SF6气体比例为M3、反应压强为p3,制备的栅绝缘过孔坡度角较理想。

聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光

为进一步提高聚酰亚胺薄膜光学器件的表面质量,提出了一种聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光方法,对其抛光原理和抛光实验进行了研究。利用光刻胶流体的低表面张力及流动特性,通过在聚酰亚胺薄膜表面涂覆光刻胶对其表面缺陷进行填补;结合聚酰亚胺与光刻胶的反应离子高各向异性等比刻蚀工艺,将光刻胶光滑平整表面高保真刻蚀转移至聚酰亚胺表面,从而实现聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光。实验结果表明:PV、RMS分别为1.347μm和340nm的粗糙表面,通过二次抛光其粗糙度可降低至75nm和13nm;PV、RMS分别为61nm和8nm的表面,其粗糙度可降低至9nm和1nm。该抛光方法能有效提高聚酰亚胺薄膜的表面光洁度,可为以聚酰亚胺薄膜为代表的高分子柔性光学器件的精密加工提供新的工艺思路。

Sol-Gel法制备的铁电薄膜和Pt/Ti下电极的反应离子刻蚀技术

为制备Ａ１／ＰＺＴ／Ｐｔ／Ｔｉ电容，研究了采用ＳＦ６／Ａｒ等离子体对Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３及Ｐｔ／Ｔｉ底电极进行反应离子刻蚀（ＲＩＥ）的技术．较系统地研究了ＲＦ功率，ＳＦ６／Ａｒ流量比及气压对刻蚀速率的影响，找到了对ＰＺＴ及Ｔｉ进行ＲＩＥ的优化工艺条件．在不同的条件下得到对ＰＺＴ的刻蚀速率为２～７ｎｍ／ｍｉｎ；采用纯Ａｒ气体时Ｐｔ的刻蚀速率为２～６ｎｍ／ｍｉｎ；

反应离子刻蚀损伤对4H-SiC肖特基二极管性能的影响

通过反应离子刻蚀（RIE）系统地研究了射频功率、压强和气体流量对4H-Si C刻蚀的影响,并进一步研究了刻蚀损伤对金属场板结构4H-Si C肖特基势垒二极管电学性能的影响。研究表明,刻蚀速率和Si C表面形貌都会受到RF功率、压强和刻蚀气体（SF6和O2）流量的影响。在高的RF功率下,观察到在Si C表面形成的刻蚀损伤（凹陷坑和锥形坑）。研究表明,这些刻蚀损伤的形成和Si C材料自身的缺陷有关,而且这些刻蚀损伤的存在会导致Si C肖特基二极管正反向I-V性能发生恶化。在刻蚀损伤严重的情况下,对比正反向I-V测试结果发现,在0～50 V的绝对电压范围内,正向电流甚至远小于反向电流。

反应离子刻蚀InSb芯片引入的损伤研究

应用CH4/H2/Ar作为刻蚀气源对InSb微台面阵列进行了反应离子刻蚀,并对刻蚀后引入的损伤进行了分析。实验证实利用干法刻蚀与湿法腐蚀相结合的方法能有效地减少刻蚀引入的缺陷和损伤,获得较好的电学特性,达到低损伤刻蚀InSb材料的目的。

锗表面二维亚波长结构的反应离子刻蚀制备

为了获得具有金字塔结构的二维亚波长结构表面,提高其高宽比,用掩模曝光光刻及反应离子刻蚀技术,以SF6和O2为反应气体,在Ge衬底上制备了二维亚波长结构.用扫描电镜对刻蚀图形的形貌进行了观察,研究了功率、气压、气体流量及掩模图形对刻蚀图形的影响.结果表明:刻蚀图形腰部被优先刻蚀,形成凹陷的侧壁轮廓;O2流量增大有利于在侧壁形成保护层,从而减小腰部刻蚀、增大顶部及根部刻蚀;功率及气压过大或过小均会使侧壁刻蚀较大;方形图案比圆形图案掩模更有利于刻蚀出深度较大的亚波长结构.

反应离子刻蚀中的边缘效应及其补偿办法

在反应离子刻蚀中,可以通过提高刻蚀功率来提高反应离子刻蚀速率,但此时由于反应气体浓度分布的影响,Si片中央和边缘的刻蚀速率存在着明显的差异,刻蚀量偏差最多可达±15%以上。本文分析了反应离子刻蚀中不均匀性的产生机理,并通过实验予以验证。进而提出了通过合理设计掩模图形,以减少边缘效应,从而得到均匀刻蚀结果的补偿方法。实验表明,这种补偿方法在刻蚀速率提高近3倍的同时,可以将不均匀性降至±5%以下,适用于对微结构的均匀性要求较高的场所。

黑硅的无掩模反应离子刻蚀法制备及光学性能研究

采用无掩模反应离子刻蚀法制备了黑硅。利用扫描电子显微镜及紫外-可见-近红外分光光度计研究了黑硅的微结构和光学特性。结果表明,黑硅微结构高度为2.0~3.5μm,径向尺寸90~400nm,间距200~610nm。在400~1 000nm光谱范围内黑硅吸收率为94%,是单晶硅的1.5倍;在1 200~1 700nm光谱范围吸收率为55%~60%,是B掺杂单晶硅的20倍。制备的黑硅的光学带隙为0.600 6eV,吸收光谱明显向红外方向偏移。

二氧化硅的反应离子刻蚀工艺研究

采用CHF3、CF4、CHF3+CF4、CHF3+O2和CF4+O2五种工艺气体体系对二氧化硅(SiO2)作反应离子刻蚀实验,在确定最优刻蚀气体基础上,研究射频功率和气体流量配比对刻蚀速率、均匀性和选择比等主要刻蚀参数的影响。通过对实验结果比较分析,确定了刻蚀速率79nm/min、非均匀性4%、对光刻胶的选择比0.81的优化工艺。

类金刚石薄膜的反应离子刻蚀

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小、独立的类金刚石薄膜微器件,反应离子刻蚀是一种有效地刻蚀方法。研究了氧气与氩气的混合气体进行类金刚石薄膜刻蚀的主要工艺参数(刻蚀时间、有无掩膜、氩氧体积混合比、负偏压)。研究结果表明:在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;有无掩膜对刻蚀速率无明显影响;流量一定时,刻蚀速率随氩氧体积比的增大而降低,随负偏压的增大先增大后减小。实验得到最佳刻蚀条件,在此条件下,刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的微器件,并成功制备出"独立"的微齿轮,进行了组装。

HBr反应离子刻蚀硅深槽

对ＨＢｒ反应离子刘蚀硅和ＳｉＯ＿２进行了实验研究。介绍了ＨＢｒ等离子体的刻蚀特性，讨论了ＨＢｒ反应离子刻蚀硅的刻蚀机理，研究了ＨＢｒ中微量氧、碳对ＨＢｒＲＩＥ刻蚀过程的影响。实验表明，ＨＢｒ是一种刻蚀硅深槽理想的含原子溴反应气体。采用ＨＢｒＲＩＥ，可获得高选择比（对Ｓｉ／ＳｉＯ＿２）和良好的各向异性。

耐反应离子刻蚀的紫外激光光致抗蚀剂的研究

以芳香族双迭氮基化合物为交联剂，苯氧基二苯甲酮为光敏剂，聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）为基质树脂，合成了负型激光光致抗蚀剂。该体系能够在氮分子激光辐照下发生灵敏的光致交联反应，所生成的致密薄膜可以耐四氟化碳等离子体的反应离子刻蚀（ＲＩＥ）。用付里叶变换红外光谱法与紫外光谱法研究了激光光致交联反应以及反应离子刻蚀的动力学过程。讨论了影响反应速率以及刻蚀选择比的诸因素。