ICP刻蚀技术研究

介绍感应耦合等离子(ICP)的刻蚀原理,研究以SF6为刻蚀气体,不同的电极功率、气体流量、反应室压强、反应室温度、样片开槽宽度等工艺参数对Si和SiO2的刻蚀速率和选择比的影响.实验结果表明,提高RF1功率和SF6流量,可以提高刻蚀速率和选择比,提高RF2功率虽能提高刻蚀速率但降低选择比,反应室压强上升到1.2Pa时,刻蚀速率达最大值,刻蚀温度为零度时,Si的刻蚀速率最大,开槽宽度对刻蚀速率影响不大.

ICP刻蚀p-GaN表面微结构GaN基蓝光LED

采用基于Cl2/Ar/BCl3气体的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术制作了p-GaN表面具有直径3μm、周期6μm的二维圆孔微结构GaN基蓝光LED,研究了刻蚀深度对光荧光(PL)和发光二极管(LED)光电特性的影响。结果表明,刻蚀深度为25 nm的表面微结构,与传统平面结构相比,其PL增强了42.8%;而采用ITO作为透明电极的LED,在20 mA注入电流下,正面出光增强了38%、背面出光增强了10.6%,同时前向电压降低了0.6 V,反向漏电流基本不变。

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.

碲镉汞器件接触孔的ICP刻蚀工艺研究

介绍了ICP等离子体刻蚀技术的工作原理和主要工艺参数,阐述了碲镉汞器件接触孔ICP刻蚀工艺的特点和技术要求。通过一系列实验和分析,最终优化并确定了ICP刻蚀碲镉汞材料接触孔的工艺参数,获得了良好的刻蚀形貌和器件性能。

ICP腔体压力对直流偏压的影响

基于GaAs器件干法刻蚀工艺,介绍感应耦合等离子(ICP)的刻蚀原理,以Cl2和BCl3为刻蚀气体,研究分析了在GaAs表面刻蚀工艺中不同的腔体压力下设备直流偏压的变化情况。发现在各种不同的功率下都存在一个特定的腔体压力,当低于该腔体压力时直流偏压会随腔体压力的增大而增加,当高于该腔体压力后直流偏压会随着腔体压力的增加而缓慢减小。讨论了产生这种现象的原因,揭示了其中的物理机理,以该方法作为参考,通过一组对比实验在工艺中得到验证,给出了GaAs刻蚀的工艺条件,为刻蚀工艺条件的优化提供了一个参考。

基于SiCl_4/SF_6的GaAs/AlAs ICP选择性干法刻蚀

报道了GaAs/AlAs的电感耦合等离子体(ICP)选择性干法刻蚀,刻蚀气体为SiCl4/SF6混合物.研究了在不同SiCl4/SF6气体配比、RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs,AlAs的平均刻蚀速率与二者的选择比.合适的SiCl4/SF6气体比例(15/5sccm),低的RF偏压电源功率和高的气室压力将加强AlF3非挥发性生成物的形成,进而提高GaAs/AlAs的选择比.在SiCl4/SF6气体比例为15/5sccm,RF偏压电源功率为10W,主电源功率为500W,气室压力为2Pa时,GaAs/Al-As的选择比达1500以上.采用喇曼光谱仪对不同RF偏压电源功率和气室压力下,GaAs衬底被刻蚀面等离子体损伤进行了测试,表面形貌和被刻蚀侧壁分别采用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)进行观察.

ICP刻蚀在GaAs p-i-n工艺中的应用

基于GaAs p-i-n器件的制造工艺,介绍了器件制造过程中关键工艺步骤p-i层的去除方法,并总结分析了在p-i层去除过程中不同的方法对工艺结果造成的影响。分别采用了湿法腐蚀和干法刻蚀的方法制作了器件,结果表明采用湿法腐蚀的方法去除p-i层时,由于腐蚀的各项异性造成的影响无法消除,会影响器件的性能。阐述了影响干法刻蚀的设备因素和工艺因素,讨论分析了不同的气体、腔体的真空度以及不同的功率对最终结果的影响。最终得到刻蚀均匀、稳定的干法刻蚀条件,将ICP干法刻蚀工艺引入GaAs p-i-n器件制造。

ICP刻蚀气压对碲镉汞电学性能的影响

研究了利用ICP(Inductively Coupled Plasma)干法刻蚀工艺制备长波碲镉汞光导器件过程中刻蚀气体压强对材料电学参数的影响。发现增大气体压强会导致材料的电学性能衰退,表现为材料的载流子浓度增加、迁移率降低以及电阻率增加。分析认为增大的压强使得材料内部产生了更多的填隙Hg离子,增强了载流子受到的电离杂质散射作用;同时材料内部也产生了更多的缺陷,极化声子散射作用也因此加强。由此解释了在流片过程中出现的某一批次碲镉汞光导器件性能的恶化是该批次器件ICP刻蚀工艺中的气压参数增加所致。

基于ICP刻蚀GaN选择比的研究

在干法刻蚀GaN时使用AZ-4620作为掩膜层,为了在较快的GaN刻蚀速率下获得良好的GaN/AZ-4620刻蚀选择比,使用电感耦合等离子刻蚀机(ICP),运用Cl2和BCl3作为刻蚀气体,改变气体总流量、直流自偏压、ICP功率、气体组分等工艺条件,并讨论了这些因素对GaN/AZ-4620刻蚀选择比以及对GaN刻蚀速率的影响。实验结果获得了GaN在刻蚀速率为225nm/min时的GaN/AZ-4620选择比为0.92,可以应用于实际生产。

基于ICP刻蚀GaN选择比的研究

在干法刻蚀GaN时使用AZ-4620作为掩膜层,为了在较快的GaN刻蚀速率下获得良好的GaN/AZ-4620刻蚀选择比,使用电感耦合等离子刻蚀机(ICP),运用Cl2和BCl3作为刻蚀气体,改变气体总流量、直流自偏压、ICP功率、气体组分等工艺条件,并讨论了这些因素对GaN/AZ-4620刻蚀选择比以及对GaN刻蚀速率的影响。实验结果获得了GaN在刻蚀速率为225nm/min时的GaN/AZ-4620选择比为0.92,可以应用于实际生产。

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。

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料台面腐蚀

研究了InAs/GaSbⅡ类超晶格的几种台面腐蚀方法.实验所用的InAs/GaSbⅡ类超晶格材料是使用分子束外延设备生长的,材料采用PIN结构,单层结构为8 ML InAs/8 ML GaSb.腐蚀方法分为干法刻蚀和湿法腐蚀两大类.干法刻蚀使用不同的刻蚀气氛,包括甲基、氯基和氩气;湿法化学腐蚀采用了磷酸系和酒石酸酸系的腐蚀液.腐蚀后的材料台阶高度是使用α台阶仪测量,表面形貌通过晶相显微镜和扫描电镜表征.经过对比研究认为,干法刻蚀中甲基气氛刻蚀后的台面平整,侧壁光滑,侧壁角度为约80度,台阶深度易控制,适合深台阶材料制作.湿法腐蚀中磷酸系腐蚀效果好,台面平整,下切小,表面无残留,适用于焦平面红外器件制作工艺.

高精度石英全息透镜的MEMS工艺制作

通过微电子机械技术(MEMS)在抛光的熔融石英基材表面制作了平面精度达到0.4μm的超大单片面积的全息透镜。采用了分辨率达到0.2μm的步进投影式拼接光刻,适合石英基材的专用等离子耦合刻蚀(ICP)干法刻蚀技术,特殊的物理清洗方法,以及相关的多项辅助工艺。透镜理想面形横截面曲线为分段抛物线,每一片由23个柱状结构单元周期横向排列构成,采用等深度不等宽度的4台阶结构拟合,单元宽度约为2.966mm。在4in(10.16cm)圆片上,获得了单片尺寸为68mm×68mm的方形透镜。采用接触式台阶仪,扫描电子显微镜(SEM),高倍光学显微镜等方法进行不同阶段检测。结果显示:台阶平面精度为0.4μm,垂直精度为30nm,有非常好的立墙陡直度和刻蚀均匀性。此工艺方案可实现小规模批量生产,成本适中,可以直接用于制作6in(15.24cm)以上同等级要求的石英透镜,经适当改进也可用于蓝宝石等基底材料的制作。

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。

InSb的电感耦合等离子体刻蚀技术研究

随着InSb红外焦平面探测器的发展,焦平面阵列规模越来越大,像元面积越来越小。湿法刻蚀因其各向同性的特点,导致像元钻蚀严重,越来越难满足大规格InSb焦平面器件的要求。研究了以Ar/CH4/H2作为刻蚀气体,利用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀大规格InSb晶片的初步研究结果,研究不同RF功率、腔体压力和Ar的含量对刻蚀速率、表面形貌的影响及InSb表面残留聚合物的去除方法。

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.

干法刻蚀条件对Mo侧壁角度的影响

该文介绍了F基气体电感耦合等离子体（ICP）干法刻蚀系统对金属Mo薄膜侧壁角度的影响。通过调节ICP干法刻蚀设备的射频功率、ICP离子源功率、腔体气压、SF6及Ar的气体流量等工艺参数,实现了30.3°～51.6°的侧壁倾角,为薄膜体声波谐振器（FBAR）研制工艺提供了有益指导。

GaN/SiO_2刻蚀选择比的研究

在干法刻蚀GaN时使用SiO2作为掩蔽物,为了在较快的GaN刻蚀速率下获得良好的GaN/SiO2刻蚀选择比,使用电感耦合等离子刻蚀机(ICP),运用Cl2和Ar作为刻蚀气体,改变ICP功率、直流自偏压、气体总流量、气体组分等工艺条件,并讨论了这些因素对GaN/SiO2刻蚀选择比以及对GaN刻蚀速率的影响。实验结果获得了GaN在刻蚀速率为165nm/min时的GaN/SiO2选择比为8∶1。设备验收时GaN刻蚀速率为70nm/min,GaN/SiO2选择比为3.5∶1,可以应用于实际生产。

氮化镓的干法刻蚀工艺研究

为了研究氮化镓刻蚀倾角、选择性和形貌与刻蚀参数之间的关系,对氮化镓的干法刻蚀工艺进行了优化。通过研究不同掩膜种类下的选择比、刻蚀形貌,记录了自偏压,测量了刻蚀速率。通过改变包括气体流量、不同气体比例、射频功率、温度、自偏压等干法刻蚀工艺参数,研究了倾斜侧壁氮化镓的刻蚀工艺。结果表明,采用氯基气体可以对氮化镓材料进行刻蚀,刻蚀侧壁及底部形貌光滑;采用氧化硅做掩膜可以获得垂直的侧壁形貌;增大钝化气体比例可以获得倾斜侧壁的氮化镓刻蚀形貌。

用于制备微纳米玻璃结构的加工工艺

玻璃基材具备很多优点,是理想的微纳加工基材之一。随着在玻璃基材上加工的微纳结构越来越复杂,对玻璃微纳加工工艺的要求也越来越高。将现在普遍使用的半导体微纳加工工艺进行择优组合用于玻璃加工,并针对电感耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE)工艺参数,对比采用不同刻蚀气体组合工艺后的刻蚀结构形貌、刻蚀速率以及玻璃基材与常用刻蚀掩膜材料的刻蚀选择比,并进行了优化实验。采用优化的玻璃制备工艺,可使刻蚀速率达到约710 nm/min,最终获得高质量的玻璃微纳结构,其粗糙度降低到40 nm以下,侧壁垂直度接近90°。这些优化的工艺可广泛应用于相关精密控制玻璃结构的加工与制备。