感应耦合等离子体干法刻蚀中光刻胶掩模的异常性

利用光刻胶作刻蚀掩模对半导体样品进行感应耦合等离子体干法刻蚀时发现光刻胶掩模在刻蚀后表面出现凸起和孔洞等异常现象,等离子体会透过部分孔洞对样品表面产生刻蚀损伤。利用探针式表面轮廓仪和激光共聚焦显微镜对这些异常现象进行了分析,认为是刻蚀时等离子体气氛中的紫外线对作为掩模的光刻胶进行了曝光作用而释放出一定量的氮气,从而在光刻胶内外形成了压强差而使光刻胶局部表面产生微凸起;当光刻胶的强度无法阻止内部氮气的膨胀时,则会发生类似爆炸的效果,在光刻胶表面形成孔洞状缺陷,导致掩模保护作用的失效。

感应耦合等离子体干法刻蚀中光刻胶异常变性的改善

通过不同感应耦合等离子体刻蚀条件下进行的玻璃基板发生光刻胶变性的位置,研究光刻胶变性与下部电极结构的相关性。研究结果表明:下部电极的Dam区对玻璃基板的冷却效果较差,导致该区域的玻璃基板上光刻胶容易产生变性。经过对下部电极Dam区的改造可以有效增大玻璃基板的冷却范围,改善光刻胶变性残留问题。

感应耦合等离子体增强磁控溅射法制备MoO_(3)高透亲水光学薄膜

将磁控溅射和感应耦合相结合形成感应耦合等离子体增强磁控溅射技术(ICPMS),制备了MoO_(3)高透亲水光学薄膜。使用分光光度计、水接触角测试仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线能谱仪,分别表征薄膜的光学性能、润湿性能、显微形貌、晶体结构和化学成分。通过正交实验法,以MoO_(3)薄膜的氧钼比、光学透过率、水接触角为指标,探究了感应耦合等离子体(ICP)氧氩比、ICP功率、靶位工作压强和ICP前处理时间工艺参数对MoO_(3)薄膜性能的影响。结果表明:氧氩比是影响性能的主要参数,其次是工作压强,影响最小参数是ICP功率。最优工艺参数是氧氩比400/300、靶位工作压强为0.15 Pa、功率为1500 W、前处理时间为18 min。研究为高透亲水光学薄膜应用,提供具体实验设计和工艺方法指导。

基于CF_4/Ar高密度感应耦合等离子体的BZN薄膜的刻蚀工艺研究

使用CF4/Ar高密度感应耦合等离子体(ICP)对磁控溅射法制得的铌酸锌铋(BZN)薄膜进行了干法刻蚀工艺研究。分析了BZN薄膜的刻蚀速率随工艺气体流量比、总流量和工作压强的改变而出现极大值的原因,展示了BZN薄膜的刻蚀速率随ICP功率的增大而线性增加的趋势。研究结果表明,使用CF4/Ar感应耦合等离子体对BZN薄膜进行刻蚀的机理为物理辅助的化学反应刻蚀。BZN薄膜的最佳刻蚀工艺参数为CF4/Ar流量比3/2、总流量25sccm、工作压强1.33Pa、ICP功率800W,使用此参数对BZN薄膜进行刻蚀,最大刻蚀速率为26nm/min,刻蚀后薄膜边缘齐整、表面光滑、形状完整。

基于电感耦合等离子体的InP基半导体材料干法刻蚀的研究

研究了基于电感耦合等离子体(ICP)刻蚀系统的InP基半导体材料的干法刻蚀。采用Cl2/Ar/H2混合刻蚀气体,分别研究了氯气体积分数和ICP功率与刻蚀速率之间的关系,及镍、二氧化硅和二者结合型掩膜版的适用范围。获得有效的刻蚀速率为450～1 200 nm/min,InP对金属镍的选择性刻蚀比值为175～190。掩膜版的选择与制备方法适用于基于ICP系统的任何半导体材料的干法刻蚀工艺。

感应耦合等离子体刻蚀在聚合物光波导制作中的应用

提出了利用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术提高聚合物光波导器件性能的方法,介绍了ICP刻蚀技术的原理和优点。选取聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯(P(MMA-GMA))作为波导材料,采用氧气作为刻蚀气体,研究了ICP参数变化对刻蚀效果的影响。介绍了倒脊形光波导的制备过程,采用改变单一工艺参数的方法,分析了刻蚀效果随时间、功率、压强、气体流量等参数的变化,对参数优化后刻蚀得到的凹槽和平板结构进行了表征。实验结果表明:在天线射频功率为300 W,偏置射频功率为30 W,气体压强为0.5 Pa,氧气流速为50 cm3/min的条件下,可获得侧壁陡直、底面平整的P(MMA-GMA)凹槽结构。

感应耦合等离子体刻蚀机二维放电模拟

为研究感应耦合等离子体(ICP)刻蚀机腔室与线圈结构以及工艺参数对等离子体分布均匀性的影响,基于商业软件CFD-ACE+中等离子体与电磁场等模块建立了ICP刻蚀机二维放电模型.仿真研究了典型工艺条件(1.33Pa,200W,200sccm)下氩等离子体电子温度与电子数密度的空间分布,对比了不同气压与功率条件下等离子体参数在硅片表面的一维分布.结果表明,电子数密度随气压与功率的增加而升高;电子温度随气压的增加而降低,随功率增加在较小范围内先降低再升高.通过分析屏蔽板对等离子体参数的影响,发现其有助于提高等离子体密度.进而发现屏蔽板的孔隙率越大,电子温度越高,电子数密度则越低.

HfO_2在CHF_3,Ar和H_2的感应耦合等离子体中的刻蚀行为

通过改变偏压功率和气体气压的宏观条件 ,利用CHF3 ,Ar和H2 的感应耦合等离子体 (ICP)对HfO2 和RZJ 30 6光刻胶进行了刻蚀选择性实验研究。结果表明 ,HfO2 与等离子体化学相互作用的刻蚀产物属于非挥发性的 ,容易造成边墙的堆积而形成“驼峰”形 ,因而需要借助于Ar+ 的辅助轰击来消除边墙堆积 ,典型的HfO2 /光刻胶的刻蚀选择比在 0 2～ 0 .5之间。在射频源功率 4 0 0W、气压 0 5Pa、射频偏压 - 4 0 0V、流量比为Ar∶CHF3 ∶H2 =4 0sccm∶18sccm∶2sccm的优化条件下 ,利用感应耦合等离子体刻蚀特性 ,对光刻胶作为掩膜的HfO2 /BK7玻璃进行刻蚀 ,扫描电镜的测试结果表明 ,光栅的图形转移效果较好。红外激光波长为 10 6 4nm时 ,所测得的光栅二级衍射效率在 71%以上。

Cl_2/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。

感应耦合等离子体选择性刻蚀GaN/AlGaN

采用Cl2/Ar作为刻蚀气体,研究了在感应耦合等离子体干法刻蚀GaN、Al0.27Ga0.73N材料中工艺参数对刻蚀速率及选择比的影响.GaN与Al0.27Ga0.73N之间的刻蚀选择比随自偏压的增大而减小,随感应耦合等离子体功率的增大变化不大.在Cl2/Ar为3:1的刻蚀气体中加入10%的O2对GaN刻蚀速率影响不大,却使Al0.27Ga0.73N刻蚀速率明显下降,从而提高了GaN与Al0.27Ga0.73N之间的刻蚀选择比.对比了采用不同自偏压刻蚀的Al0.27Ga0.73N材料肖特基的特性,发现反向漏电流随自偏压的增大而增大.

碳氟感应耦合等离子体的SiO_2介质刻蚀的研究

使用感应耦合等离子体技术,通过改变源气体流量比R(R=[C4F8]/{[C4F8]+[Ar]})、射频源功率、自偏压等条件进行了SiO2介质刻蚀实验研究。碳氟等离子体的特征由朗谬探针和发射光谱技术来表征。结果表明,SiO2的刻蚀速率随放电源功率和射频自偏压的增大而单调上升,与R的关系则存在R=8%处的刻蚀速率峰值。C2基团的发射谱线强度随R的变化类似于SiO2刻蚀速率对R的依赖关系,对此给出了解释。在此基础上,对SiO2介质光栅进行了刻蚀。结果显示,在较大的R及自偏压等条件下,刻蚀后的槽形呈轻微的锥形图案,同时光刻胶掩膜图形出现分叉。结合扫描电镜技术对此进行了分析,认为光刻胶表面与侧面的能量传递和聚合物再沉积是导致出现上述现象的原因。

Cl_2/BCl_3感应耦合等离子体GaN刻蚀侧壁形貌研究

基于感应耦合等离子体干法刻蚀技术,对采用Cl2/BCl3气体组分下GaN刻蚀后的侧壁形貌进行了研究。扫描电镜(SEM)结果表明,一定刻蚀条件下,刻蚀后GaN侧壁会形成转角与条纹状褶皱形貌。进一步实验,观察到了GaN侧壁转角形貌的形成过程;低偏压功率实验表明,高能离子轰击是GaN侧壁转角与条纹状褶皱形貌形成的原因。刻蚀过程中,掩蔽层光刻胶经过高能离子一段时间轰击后,其边缘首先出现条纹状褶皱形貌,并转移到GaN侧壁上,接着转角形貌亦随之出现并转移到GaN侧壁上。这与已公开发表文献认为的GaN侧壁条纹状褶皱仅由于掩蔽层边缘粗糙所引起而非刻蚀过程中形成的解释不同。

Cl_2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.

感应耦合等离子体刻蚀InSb时偏压射频源功率的选取

以CH4/H2/Ar为刻蚀气体,对带有SiO2掩膜图形的N型InSb晶片进行了感应耦合等离子体(ICP,inductively coupled plasma)刻蚀。研究了不同偏压射频源(RF)功率对InSb的刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度以及InSb与SiO2的刻蚀选择比的影响,得到了ICP刻蚀InSb时的一个优选的偏压射频源功率值。结果表明:当偏压射频源功率为150 W,ICP功率为800 W,反应室压力为1.0 Pa,CH4/H2/Ar的体积流量比为3/10/1时,InSb的刻蚀速率可达90 nm/min,刻蚀表面的平均粗糙度(Ra)约为6.1 nm,InSb与SiO2的刻蚀选择比约为6。

基于FLUENT的二维感应耦合等离子体炬数值模拟

将等离子体作为磁流体,考虑其流体属性和电磁属性,介绍了利用FLUENT软件包并将其进行二次开发,解算电磁场方程、质量连续性方程、动量守恒方程、以及能量守恒方程的数值模拟方法,得到了以磁矢势为表达形式的电磁场分布、温度分布和速度分布。数值模拟了粉末球化所用的感应耦合等离子体炬电磁场分布、温度分布、速度分布。分析了温度分布、速度分布产生的物理原因,为感应耦合等离子体炬球化粉末颗粒提供理论性指导。

感应耦合氩气热等离子体速度分布的数值分析

对感应耦合氩气热等离子体的速度分布特性以及各操作参数对等离子体速度分布的影响进行了细致的研究。研究结果表明,与直流电弧热等离子体相比,感应耦合热等离子体速度小,弧流集中,速度峰值出现在等离子体炬下游,在线圈段上游出现明显的回流现象。此外,送气流量、感应电流等操作参数对等离子体速度分布有明显影响。研究结果可为等离子体球化粉末颗粒及其他应用提供理论指导。

感应耦合等离子体刻蚀机的原理与故障分析

介绍了ICPE法工艺的基本原理及其设备的基本结构。分析了影响ICP工艺刻蚀速率的主要因素。根据多年维修经验,分析总结了ICP设备常见故障现象并给出了相应的解决方法。

基于 CFDRC 的感应耦合等离子体离子数密度空间分布仿真

为研究感应耦合等离子体(ICP)沉积装置放电腔与线圈结构以及工艺参数对等离子体分布的影响,基于商业软件CFDRC中等离子体与电磁场模块建立了ICP沉积装置2维放电模型。在典型的ICP反应器中,等离子体反应主要由电子、重粒子间的碰撞来决定。利用不带电的流体模型求解分子、原子和基团等中性粒子的动量和质量守恒方程,而对离子带电粒子,考虑电场力的作用来求解动量方程;电子通量密度的计算是通过求解漂移扩散近似方程而获得的。通过此方法仿真研究了典型工艺条件下(气压0.25 Pa,功率90 W,体积流量120 L/s)等离子体离子数密度的空间分布,对比了不同功率(20、60、90、150 W)、不同抽气体积流量(60、100、140、160 L/s)条件下放电腔内ICP等离子体参数的变化规律。模拟结果表明:离子数密度随体积流量的增加而大幅度增加,随功率的增加而缓慢增加;空间离子数密度峰值出现在放电腔中心区域,随体积流量的增大而逐渐下移。

感应耦合热等离子体制备球形WC金属陶瓷粉末

为了提高粉末的流动性,探索球形粉末的制备工艺,以感应耦合热等离子体作为高温热源,对不规则形状的微米级碳化钨（WC）粉体进行了球化处理实验,并研究了送粉量对粉末流动性、振实密度及粒径分布的影响,采用扫描电子显微镜（SEM）、霍尔流速计、能谱分析仪（EDS）和激光粒度分析仪分别对球化前后粉末的微观形貌、流动性、元素质量分数及粒度分布进行了表征和分析。研究结果表明：WC粉末经过感应耦合热等离子体球化处理后,可以得到表面光滑、分散性较好、流动性能佳和振实密度高的球形粉末;球化后粉末的氧和钨元素质量分数增加,而碳元素质量分数降低;经球化处理后,球形WC粉末粒径稍微变大;随着球化率的降低,球形粉末的流动性和振实密度均呈现减弱的趋势,而粉末的粒径分布范围变宽。

Cl_2/Ar/O_2环境下使用光刻胶掩膜的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀GaAs的研究

自1970年,元件制造首先采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术后,至今30多年,它的发展与集成电路和光电子器件发展密不可分,很大程度上,干法刻蚀的水平决定了整个产业的水平和规模。在本文中,本课题组使用ICP刻蚀技术刻蚀GaAs材料,在Cl_2/Ar/O_2环境下,研究控制刻蚀气流组成成分,刻蚀气流总速率等不同的刻蚀条件对于GaAs材料刻蚀速率的影响。实验表明,当刻蚀气流的成分不变的情况下,GaAs的刻蚀速率随着总刻蚀气流速率的增加而增加。刻蚀孔径的大小和Cl_2的含量多少也会影响GaAs的刻蚀速率。当O_2的含量在5%左右或者大于5%的实验中,GaAs材料的刻蚀表面的粗糙度几乎没有被刻蚀所影响。同时,给出了实验现象的简要分析和解释。