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。

湿法刻蚀对硅微表面损伤层及金属离子残留控制研究

半导体硅部件是集成电路制程工艺中关键零部件,其制造过程主要通过机械铣削的方式实现产品特征加工,这种加工方式难以避免在硅表面形成亚表面损伤层,这不仅影响硅部件表面质量,同时产品表面金属离子残留难以进行控制。本文阐述了硅湿法刻蚀机理及金属离子污染物在硅表面吸附方式,通过混合酸刻蚀的方案的设计,实现硅微表面亚表面损伤层有效腐蚀去除,同时对硅表面关键金属离子残留去除率整体达到60%以上,实现较好的金属离子去除效果。

蓝宝石晶体湿法刻蚀各向异性研究与机理分析

当前蓝宝石各向异性刻蚀规律还没有获得完整揭示,其刻蚀微结构演化过程和形貌结构很难实现准确预测和控制,给蓝宝石衬底图案化结构加工成型和质量控制带来很大的挑战。本研究基于蓝宝石全晶面刻蚀速率实验数据,详细分析了其微结构刻蚀成型过程和刻蚀机理,并对比分析了刻蚀条件对蓝宝石刻蚀微结构和表面形貌的影响规律,实验结果表明:适当提高刻蚀温度可以提高刻蚀效率,但会引起表面质量的下降;以磷酸为代表的弱电解质类作为刻蚀缓冲剂能够有效提高刻蚀结构面质量;(275±10)℃,98%H_(2)SO_(4)∶85%H_(3)PO_(4)(体积配比)=3∶1刻蚀溶液可以获得最优的刻蚀速率和表面质量。

单晶硅微结构湿法刻蚀工艺研究

本文通过湿法刻蚀制作了单晶硅微结构发射面,该结构相比于平面型结构不仅有更大的有效活性表面积,发射的电子还具有更短的扩散距离。湿法刻蚀工艺中,在75°水浴温度条件下,使用50%KOH和无水乙醇(配比比例为30∶1)的混合刻蚀液进行刻蚀,超声60 min后,可得到刻蚀深度为91μm的阵列结构。

减少栅氧化层湿法刻蚀过程中侧掏的改善方法

阐述传统CMOS双栅工艺或三栅工艺通常包含多种不同工作电压的晶体管,这些不同工作电压的晶体管采用不同厚度的栅氧化层,一般通过湿法刻蚀实现。在湿法刻蚀过程中,去除剂侧掏导致中压或高压晶体管栅氧化层偏薄的现象普遍存在。针对这一现象进行了分析,给出一系列改善措施,并对这些措施做了机理探讨和风险评估。

熔融石英半球谐振子亚表面缺陷的湿法刻蚀工艺

为了提高半球谐振子的品质因数,提出采用湿法刻蚀的方法去除半球谐振子亚表面的微缺陷。通过研究熔融石英材料的湿法刻蚀机理,在专用半球谐振子湿法刻蚀设备上能够稳定实现半球谐振子亚微米刻蚀精度,半球谐振子经过湿法刻蚀后表面粗糙度优于100nm,半球谐振子Q值能够提高至2000万以上,半球谐振子频差变化小于0.03Hz。

基于玻璃湿法刻蚀的微流控器件加工工艺研究

介绍了以玻璃为基体材料的微加工工艺流程,重点研究了玻璃湿法刻蚀工艺,选择多种不同成分的刻蚀剂进行了对比性刻蚀试验,同时研究了刻蚀温度、搅拌方式和清洗间隔时间等多种刻蚀条件对刻蚀效果的影响,研究主要以高刻蚀速率的深度刻蚀以及高表面质量的毛细管道刻蚀两种典型应用为目标。对比与分析了多种试验结果并对其适用范围进行了适当的评价,为基于玻璃材质的微流控器件加工工艺提供了基本选择方案及实际经验曲线。

Cr薄膜的沉积与湿法刻蚀工艺研究

通过台阶仪和扫描电镜、原子力显微镜测试观察了PVD方法制作Cr薄膜的溅射速率和表面形貌,实验分析了相关工艺参数对溅射速率的影响情况,并对薄膜的湿法刻蚀工艺进行了初步研究.同时给出了Cr膜与其腐蚀后的电阻图形的显微镜照片.

单晶硅各向异性湿法刻蚀的研究进展

单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作硅基微电子机械系统(MEMS)器件的重要步骤之一,由于具有刻蚀均匀性好、批量大、成本低的优点而深受关注。首先回顾了单晶硅各向异性湿法刻蚀的刻蚀机理,比较了三种常用各向异性刻蚀液的刻蚀性质,讨论了刻蚀形状的控制技术。然后着重介绍了表面活性剂修饰的单晶硅各向异性湿法刻蚀速率和刻蚀表面光滑度等特性,以及面向MEMS应用的基于该刻蚀技术的各种微纳新结构;分析了表面活性剂分子在刻蚀过程中的作用,强调了表面活性剂分子在单晶硅表面的吸附性对改变刻蚀表面的物理性质的重要性。最后在此基础上,归纳了单晶硅各向异性湿法刻蚀的发展情况,探讨了其未来的发展方向。

MEMS工艺中TMAH湿法刻蚀的研究

TMAH具有刻硅速率高、晶向选择性好、低毒性和对CMOS工艺的兼容性好等优点,而成为MEMS工艺中常用的刻蚀剂。但TMAH在刻蚀过程中会形成表面小丘,影响表面光滑性。文章重点研究了MEMS工艺中的TMAH湿法刻蚀获得光滑刻蚀表面的工艺。实验结果表明,要获得理想的刻蚀效果,刻蚀液配方和刻蚀条件的选择是非常重要的因素,实验中也得到了一些与其它报道不同的数据。

各向异性湿法刻蚀z切石英后结构侧壁形貌的预测

基于石英晶体各晶面的湿法刻蚀速率,研究了石英微结构侧壁形貌的预测方法,讨论了各向异性湿法刻蚀石英的规律。首先,总结了石英各主要晶面的相对刻蚀速率,分别绘制了x、y族刻蚀速率矢量图。然后,在掩模层的边缘处,通过绘制相应的晶面刻蚀速率矢量图,得到各速率矢量的晶面线,晶面线所围成的最小轮廓即是石英微结构的刻蚀形貌。最后,利用该方法预测了x向和y向石英梁的侧壁形貌。在70℃的氢氟酸和氟化铵混合溶液内刻蚀5h,制作了厚度均为500μm的x向和y向两种石英微梁。结果显示,y向梁的-x向侧壁有一均匀整齐的晶棱,棱高210μm,而+x向侧壁平滑。x向梁的侧壁均有晶棱,+y向晶棱较大,棱高为450μm,-y向晶棱棱高为240μm。所制作梁的侧壁形貌与预测结论基本吻合,验证了预测方法的正确性。基于该方法可在石英微结构的设计阶段,通过引入工艺因素对微结构进行优化。

MEMS中硅的深度湿法刻蚀研究

探讨用于MEMS硅湿法刻蚀的刻蚀液浓度、温度、添加剂种类和浓度对刻蚀速率及表面粗糙度的影响,优化得到最佳刻蚀条件,刻蚀速率较常用刻蚀条件时提高约3倍;用扫描电镜观察刻蚀后的表面形貌,结果显示优化刻蚀条件下硅表面粗糙度得到极大的改善.以优化的刻蚀条件进行深度刻蚀,蚀刻出深达236μm的窗口,图形完整,各向异性良好.

飞秒激光湿法刻蚀微纳制造

飞秒激光微加工作为一种新型微纳制造技术,在复杂三维构型制作方面具有其独特的优势,但激光加工效率问题严重制约了飞秒激光微加工技术走向实际工程应用,提出一种飞秒激光湿法刻蚀微纳制造方法,以提高飞秒激光微加工的效率为突破口,通过调控激光与物质相互作用获得材料的目标靶向改性,进而结合化学湿法刻蚀实现硬质材料上的高效和高精度三维微加工,采用这一方法制作出的微透镜尺寸为80μm,球冠高6.7μm,表面粗糙度小于10nm。利用这种方法,实现了不同结构与特性的高质量微透镜阵列的超精密制备,在石英内部也实现了螺旋微通道的复杂三维结构,螺旋通道直径为20μm,长径比超过100。

PZT铁电薄膜湿法刻蚀技术研究

介绍了一种刻蚀效果良好的PZT薄膜的湿法刻蚀方法。在分析了刻蚀液成分对刻蚀效果影响的基础上,选择体积比为1∶2∶4∶4的BHF/HCl/NH4Cl/H2O溶液作为刻蚀液,刻蚀速率为0.016μm/s。实验表明,刻蚀得到的PZT薄膜图形表面无残留物,侧蚀比小(1.5∶1),侧面倾角约60°。刻蚀液对光刻胶和PZT薄膜底电极Pt的选择性好,该工艺适用于MEMS领域中PZT薄膜的微图形化。

单晶硅各向异性湿法刻蚀的形貌控制

针对摆式微加速度计的制作,对利用两种添加剂共同修饰的TMAH刻蚀液的单晶硅湿法刻蚀技术及其相关刻蚀特性进行了研究。分析了两种添加剂之间的作用机理及对单晶硅湿法刻蚀的影响,选择合适的添加剂刻蚀液配比,实现了稳定的刻蚀形貌控制。通过两种添加剂的共同作用,获得了具有光滑刻蚀表面(粗糙度约为1nm)和良好凸角保护(凸角侧蚀比率小于0.8)的刻蚀形貌。实验结果表明,在三重溶液(TMAH+Triton-X-100+IPA)下的刻蚀形貌具有明显优势。最后,基于添加剂对疏水性单晶硅材料的作用机理及表面张力调节,表面活性剂和酒精类添加剂之间的相互作用分析了刻蚀形貌发生变化的原因。以典型悬臂梁-质量块的制作为例,验证了采用该单晶硅刻蚀形貌控制方法可以获得微加速度计光滑的悬臂梁表面和无需凸角补偿的完整质量块。相比于其它制作工艺,该方法简单、易操作,有利于提高微机电器件的性能。

HF/CrO_3溶液对AlGaAs的选择性湿法刻蚀应用于楔型结构的制备

利用动态掩膜腐蚀技术 ,研究了 HF/ Cr O3腐蚀液对各种不同组分的 Alx Ga1 - x As(x =0 .3,0 .5 ,0 .6 5 )的腐蚀速率及腐蚀表面形貌 .随着 HF(48wt% ) / Cr O3(33wt% )的体积比由 0 .0 1变化到 0 .138,相应的腐蚀液对 Al0 .8-Ga0 .2 As/ Al0 .3Ga0 .7As的选择性由 179降到 8.6 ;通过调节腐蚀液的选择性 ,在 Al0 .3Ga0 .7As外延层上制备出了倾角从 0 .32°到 6 .6 1°的各种斜面 .当 HF(48wt% ) / Cr O3(33wt% )的体积比为 0 .0 2 8时 ,Al组分分别为 0 .3、0 .5和 0 .6 5时 ,相应的腐蚀表面的均方根粗糙度为 1.8、9.1和 19.3nm.另外 。

湿法刻蚀及其均匀性技术探讨

湿法刻蚀是化学清洗方法之一,是一种在半导体制造过程中被广泛应用的工艺,具有对器件损伤小、设备简单等特点。本文介绍了湿法刻蚀工艺的原理、工艺过程以及应用,分析了影响湿法刻蚀均匀性的主要因素,并提出提高刻蚀均匀性的方法。

用湿法刻蚀技术制作衍射光学元件

研究了氢氟酸(HF)湿法刻蚀石英玻璃的化学机理，探索了针对衍射光学元件制作的刻蚀工艺，得到相关实验规律和工艺参数。最后对实验误差进行定量分析，得到湿法刻蚀的可控精度。

AAO模板的湿法刻蚀研究

利用二次阳极氧化法制备多孔氧化铝(AAO)模板,然后用NaOH、磷铬酸和不同质量分数的H3PO4等溶液,对AAO模板进行湿法刻蚀。研究了刻蚀时间与AAO模板质量减少之间的变化关系。结果表明,质量分数为3%的H3PO4溶液是最为温和的刻蚀剂,它在刻蚀过程中AAO模板的质量减少跟刻蚀时间呈较好的线性关系。SEM测试表明,刻蚀后的AAO模板表面存在大量的氧化铝纳米线,它们是在刻蚀的过程中产生的,并影响着刻蚀速率。通过调节刻蚀时间,可实现对AAO模板的精确可控刻蚀,这对制备纳米器件具有重要意义。