用于E型薄膜制备的双掩膜工艺研究

在高温压力传感器中,与C型膜片相比,E型膜片的稳定性强,非线性误差小,相同挠度下灵敏度高。在微机电系统(MEMS)工艺流程中薄膜制备较重要,其形貌结构对传感器的性能影响较大。但E型薄膜的制备过程较难,为制备出形貌良好的E型(硅岛)薄膜,采用深反应离子刻蚀机,以SF_(6)为主要刻蚀气体,通过改变掩模材料对制备工艺进行优化改进,使用共聚焦显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对刻蚀后的形貌进行表征。实验表明,通过使用ROL-7133负胶和SiO_(2)双掩膜,前烘90 s,中烘120 s,显影50 s,得到了硅岛高度为50μm、背腔深度为450μm的E型薄膜,垂直度较高且整体形貌较好,符合传感器制作要求。

同轴兆声辅助射流电解加工工艺研究

针对电解加工的杂散问题,提出了同轴兆声辅助射流电解加工方法,利用该方法对304不锈钢的电解加工过程进行理论分析与实验研究。分析结果表明,兆声辅助不仅能增强电解液流速,使阳极被加工区域的电解液不断更新,还能促进反应气体排出,从而提高电解加工精度与加工效率。研究结果表明,固定电解液流量0.9 L/min、电解电压50 V时,22 W兆声功率下的电解圆形凹坑的深径比为0.173,相比无兆声下提高12.34%,同时也进一步提升了沟槽刻蚀深宽比,验证了兆声辅助射流电解的有效性。

化铣用可剥保护材料施工工艺研究

对化铣保护涂料、快干型修补胶、线密封剂的施工工艺性进行了研究,通过喷涂过程中观察化铣胶胶膜的气泡和缩孔、测量干膜的厚度、化铣过程中是否出现胶膜卷翘、产生二台阶、浸蚀比偏离指标要求等项目,研究了在不同环境和施工次数等条件对化铣用可剥保护材料性能的影响。

化学铣切保护涂料体系材料对化铣槽液性能影响研究

化学铣切保护涂料体系材料主要由化学铣切保护涂料、化铣保护涂料快干修补胶、化铣保护涂料线密封剂构成,本文研究了化学铣切保护涂料体系材料多批次工程化产品在经过化铣工序后产品的漆膜表面状况是否发生变化、加工零件的铣切边的平直性以及浸蚀比的大小是否满足要求,判断化学铣切保护涂料体系材料经过三批次工程化产品的化铣工序验证之后是否会对化铣槽液产生影响。结果表明:化学铣切保护涂料体系材料经过批次化铣加工之后,化铣效果保持良好,不会对化铣槽液产生影响。

大高径比硅纳米阵列结构制作工艺及表面润湿性

具有表面润湿特性的大高径比纳米结构在诸多领域有广泛的应用,如液滴的微流控输运等。然而,大高径比纳米结构的低成本制造具有一定的挑战性。为此,采用二氧化硅纳米粒子自组装制备的薄膜及线条阵列的掩蔽干法刻蚀工艺,通过调节Bosch工艺刻蚀步数,实现了高径比从2∶1至几十比一的硅纳米结构。以纳米粒子薄膜和纳米粒子线条阵列作为掩蔽层进行刻蚀制备的硅纳米阵列结构表面分别展示了各向同性和各向异性的表面润湿特性。实验结果表明,随着刻蚀步数的增加,表面润湿特性发生从Wenzel亲水状态向Cassie-Baxter疏水状态的转变,同时各向异性的静态接触角和滑动角呈逐渐减小趋势。另外,纳米墙阵列结构表面展现了近似于荷叶效应的超疏水特性,前进接触角达到160°以上,而滑动角小于5°,利用具有不同粘附特性的表面,可以实现液滴从低粘附表面向高粘附表面转移。

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。

高深宽比倾斜沟槽的深硅刻蚀技术

针对微电子机械系统(MEMS)行业对3D加工日益增长的需求,提出了一种结合法拉第笼和倾斜衬底支架,利用改进的BOSCH工艺进行任意角度深硅刻蚀的创新工艺方案。首先通过仿真计算对法拉第笼的特征尺寸进行了优化,进一步采用法拉第笼和用于制备倾角的衬底支架,对BOSCH工艺参数进行了调整,最终获得了倾角为30°、深度超过25μm、深宽比高达7.9∶1的倾斜沟槽。结果表明利用法拉第笼和倾斜衬底支架,采用深硅刻蚀工艺可以制备高深宽比的倾斜沟槽,而且沟槽角度可以通过加工不同倾角的支架实现。结合法拉第笼和倾斜衬底支架进行等离子体刻蚀可为其他倾斜结构的制备工艺提供参考。

硅原子层刻蚀流程的速率优化

随着半导体器件的关键尺寸缩减至纳米尺度,原子层刻蚀成为实现单原子分辨率的重要技术.由于原子层刻蚀通过解耦钝化与刻蚀两个自限性反应流程来实现对刻蚀材料的单层去除,存在刻蚀速率低的问题.基于此,本文通过耦合感性耦合等离子体放电腔室模型、鞘层模型和刻蚀槽模型,研究了在Ar/Cl2气体和Ar感性耦合等离子体放电条件下,硅的单次原子层刻蚀流程的最优时间,并与传统固定时间的原子层刻蚀沟槽进行了对比,还研究了不同深宽比下原子层刻蚀循环的时间变化规律.结果表明,当钝化过程为表面SiCl2的比例最高时,单次原子层刻蚀循环的时间最短,且表面质量较好,多原子层刻蚀循环的刻蚀效率有较大提升;此外,随着深宽比的增加,原子层刻蚀中的钝化和刻蚀时间随之增加,理想条件下呈线性关系.

多晶硅发射极精确制造工艺研究

阐述针对多晶硅发射极制造工艺的研究,包括干法刻蚀工艺气体组分和流量、射频源功率、过刻时间对多晶硅刻蚀速率、Poly-Silicon/SiO_(2)选择比、CD尺寸侧向钻蚀等刻蚀性能的影响,最终得出适合多晶硅发射极图形的优化多晶硅干法刻蚀条件,CD尺寸侧向钻蚀小于0.5μm。

KOH和TMAH基腐蚀液中凸角补偿结构的研究

目的:在湿法各向异性腐蚀MEMS微结构过程中常出现凸角底切现象,需要设计凸角补偿图案以获得完整的凸角结构。方法:实验测量了不同电阻率的硅片在KOH和TMAH基腐蚀液中的底切率和八种凸角补偿图案的补偿深度,并与理论预测的补偿深度进行对比。结果:1)在KOH腐蚀液中加入IPA,底切率没有变化;但在TMAH腐蚀液中加入IPA,底切率显著降低;2)对KOH、KOH-IPA和TMAH溶液,硼掺杂浓度对底切率的影响不大。但在TMAH-IPA腐蚀液中,随着硼掺杂浓度增加,底切率减小;3)使用叠加正方形、<100>补偿条、<100>宽梁和窄梁作为凸角补偿图案,可以获得完整的凸角;其它补偿图案在凸角处出现了削角,但占用的补偿面积较小。结论:完善了凸角补偿理论体系。

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。

窄光谱带宽X射线刻蚀多层膜光栅

结合X射线荧光分析和同步辐射单色器对窄光谱带宽多层膜的需求,开展了窄光谱带宽刻蚀多层膜光栅的理论和实验研究。用平均密度法从理论上阐明将多层膜刻蚀成不同刻蚀比的多层膜光栅后,光谱分辨率将得到提高。用磁控溅射方法制备了W/C多层膜,并用常规的光刻工艺对其进行刻蚀,得到了刻蚀后的多层膜光栅。掠入射X射线衍射测量表明,刻蚀后多层膜的衍射峰位置向小角方向移动,多层膜光栅没有改变剩余多层膜的结构,而且带宽减小,光谱分辨率得到提高,说明实验采用的工艺方法和工艺路线可以满足制作窄光谱带宽刻蚀多层膜光栅的要求,为今后进一步研究实用化元件打下了基础。

钛合金化学铣切保护涂料的制备及性能研究

采用聚苯乙烯,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为成膜物质,热塑性酚醛树脂溶液为浸蚀比控制剂,优选各种添加剂的配比,制备钛合金化学加工用保护涂料,选用氢氟酸-硝酸体系的钛合金化学铣切液,对所制备的保护涂料进行性能测试和对比分析。结果表明：所制备的保护涂料成膜性和可剥性良好,在钛合金化铣液中的浸蚀比稳定在0.4-0.6,化铣后的主要技术指标（粗糙度）能满足钛合金化学铣切的要求。

多晶硅薄膜晶体管工艺中的反应性离子刻蚀

对多晶硅薄膜晶体管器件工艺中的反应性离子刻蚀技术进行研究 ,给出了Ta、p Si等多晶硅薄膜晶体管器件中常见薄膜的刻蚀速率 ,通过工艺参数的优化 ,使薄膜间的选择比在 2～ 2 0可选择 ;并通过气体掺杂 ,实现了SiNx 对 p Si的选择比从 - 1到

大面积高深宽比硅微通道板阵列制作

利用光辅助电化学刻蚀方法,在厚度为425μm的5英寸硅片上,制作成深宽比达50以上的微通道板阵列结构.理论分析了影响微孔阵列形貌形成的关键因素,并结合实验条件,通过调整刻蚀电压值和根据莱曼模型修正实验电流值得到理想的孔壁形貌.结果表明,相比于目前在硅基上制作高深宽微结构的几种技术,光辅助电化学刻蚀方法能够实现孔壁光滑、面积大和深宽比高的微通道板阵列结构的低成本制作.

电化学腐蚀法制备针尖的试验研究

用电化学腐蚀法制备微小尺寸的针尖,在深入分析电化学腐蚀原理的基础上,采用检测电流变化率的方法对腐蚀过程进行控制,使切断时间控制在微秒级以下,并对试验参数(如,电压、电极丝浸入溶液深度、溶液浓度等)对试验结果的影响进行了分析,制作出尺寸在微米级以下的针尖。

不同酸蚀处理方法对氟斑牙托槽脱落率的影响

目的:观察不同酸蚀方法对氟斑牙粘结托槽的脱落率的影响,筛选一种降低氟斑牙托槽脱落率的临床可行的酸蚀方法。方法:选择14例中度氟斑牙患者的226颗牙齿为研究对象,按左右分为28个区,随机分为4组(每组7个区):分别为酸蚀1min组(n=56)、酸蚀2min组(n=57)、酸蚀3min组(n=57)和酸蚀2次组(n=56),记录第4、8和12周托槽脱落率和托槽脱落后牙面上残留的粘接剂残留指数(ARI)。结果:酸蚀2次组和酸蚀2min组的托槽脱落率明显低于酸蚀1min组和3min组(P<0.05);ARI高于酸蚀1min组和3min组(P<0.05)。酸蚀2次组的托槽脱落率低于酸蚀2min组,但差异无统计学意义(P>0.05);ARI高于酸蚀2min组,但差异亦无统计学意义(P>0.05)。各组前磨牙脱落率均明显高于前牙(P<0.05),酸蚀2次组的前磨牙脱落率低于其他各组(P<0.05)。结论:酸蚀2min能明显降低氟斑牙托槽脱落率,2次酸蚀比1次酸蚀托槽脱落率降低,尤其是前磨牙托槽脱落率明显降低。

2197铝锂合金碱性化铣液中Al^(3+)浓度对化铣表面质量的影响

铝锂合金有望在航空航天领域广泛使用,常对其进行化铣加工。目前,尚未见关于化铣液中Al3+如何影响铝锂合金化铣表面质量的详细报道。研究了碱性化铣液中Al3+浓度对2197铝锂合金化铣加工速率、表面粗糙度、浸蚀比及加工精度等的影响。结果表明:随着化铣液中Al3+浓度增加,化铣速率不断下降,当化铣速率低于20μm/min时,槽液失效;化铣试样表面粗糙度和浸蚀比均随Al3+浓度增加呈不断下降趋势,Al3+浓度过低或过高均不利于化铣;Al3+浓度的增加对加工精度的影响不大,铝锂合金的初始化铣液中含有一定量的Al3+浓度对化铣有利;综合考虑,化铣时适宜的Al3+浓度为20~60 g/L。

离子束刻蚀碲镉汞的沟槽深宽比改进

高深宽比离子束刻蚀技术是实现碲镉汞红外焦平面探测器的关键工艺技术.国内应用最广泛的双栅考夫曼刻蚀机束散角较大,沟槽深宽比较低.针对Ar离子束刻蚀机,尝试了三种提高深宽比的方法:选择不同的光刻胶做掩模、改变刻蚀角度和使用三栅离子源,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了碲镉汞刻蚀图形的剖面轮廓并计算了深宽比.分析了这些工艺方法对刻蚀图形轮廓的影响,获得了一些有助于获得高深宽比的离子束刻蚀沟槽的实验结果.

MEMS器件制造工艺中的高深宽比硅干法刻蚀技术

硅的高深宽比刻蚀技术是MEMS领域中的一项关键工艺。在硅片上形成高深宽比沟槽并拥有垂直侧壁结构是现在先进MEMS器件的一个决定性要求。本文分别介绍了国际上近年来使用F基和Cl2等离子体获得高深宽比的刻蚀方法并进行了比较,总结了各自的优缺点及适用范围。