背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器制备技术研究

随着移动通信技术的快速发展,薄膜体声波滤波器逐渐向高频和大带宽方向发展。该文研究了POI(LiNbO_(3)/SiO_(2)/Si)基片上背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器制作工艺,通过研究POI基IDT光刻、背腔硅刻蚀等工艺,确定了IDT层曝光量和背腔刻蚀等关键工艺参数。研制出的背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器,其谐振频率为4565 MHz,反谐振频率为5035 MHz,机电耦合系数为20.86%。此制备工艺对研究高频、大带宽薄膜体声波滤波器具有重要的参考意义。

基于PS球自组装技术的GaN纳米柱阵列ICP刻蚀工艺研究

选用蓝宝石衬底上生长的P型氮化镓为材料,通过自组装技术制备的PS球为掩膜,采用感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀的方法来制备形状规则、周期均匀的纳米结构。在制备过程中,氮化镓纳米结构的形貌受诸多因素的影响,例如胶体球掩膜自组装的形貌,ICP刻蚀所通入的气体类型、气体比例、刻蚀功率源、刻蚀时间等。系统地研究了刻蚀过程中通入的气体类型、气体比例和刻蚀功率源、刻蚀时间对氮化镓纳米结构形貌的影响,并进行调整优化。利用扫描电子显微镜(SEM)对氮化镓进行的形貌分析表明:(1)随着刻蚀功率源和刻蚀时间的增大,掩膜层PS球的尺寸会随之减小使得刻蚀得到的纳米结构直径减小;(2)氮化镓纳米结构的形貌、刻蚀速率受到刻蚀通入的气体类型和比例影响,在Ar和CF_(4)或SF_(6)的组合气体作用下刻蚀速率相对非常缓慢,最高为15 nm/min,而Cl_(2)和BCl_(3)的组合气体作用速率可达到150 nm/min。

梳齿结构深刻蚀工艺改进

梳齿型谐振式传感器对谐振器梳齿的形貌有很高的要求,需要梳齿侧壁很好的垂直度、粗糙度以及片间均匀性等。采用感应耦合等离子体(ICP)深硅刻蚀工艺对具有深宽比较大的梳齿结构进行深刻蚀研究。影响深硅刻蚀的主要因素包括SF_(6)和C_(4)F_(8)气体流量、腔室压力、刻蚀与钝化保护时间、下基板功率等工艺参数,着重研究了片间均匀性、垂直度、粗糙度等影响结构性能的几个方面,得到了宽4.5μm、深70μm的梳齿结构,垂直度为89.7°,侧壁粗糙度46 nm,均匀性1.2%的优化工艺,为高精度MEMS梳齿型传感器的制作提供了基础。

压阻式压力传感器硅电阻条浅槽刻蚀的研究

MEMS压阻式压力传感器的电阻条刻蚀效果对传感器的性能及高温环境下工作寿命起着至关重要的作用。采用SPTS深硅刻蚀机以SF6为刻蚀气体,C4F8为保护气体进行刻蚀实验。通过改变刻蚀气体通入时长、保护气体通入时长以及射频功率进行参数匹配,根据台阶仪和SEM电镜的观察数据对刻蚀效果进行评估,最终确定了刻蚀气体流量25 sccm,刻蚀气体通入的时长为2.5 s;保护气体流量50 sccm,保护气体的通入时长为2.5 s,射频功率为2 500 W的刻蚀条件。该条件下刻蚀速率为1.54μm/loop。刻蚀均匀性为2.9%.

重掺杂P型SiC的熔融KOH刻蚀行为研究

本文采用熔融KOH刻蚀方法详细研究了液相法生长的重掺杂P型6H-SiC晶体中的位错情况,探究了时间、温度变化对液相法生长的重掺杂P型6H-SiC晶片表面刻蚀的影响。当提高腐蚀时间或腐蚀温度时,晶片表面的腐蚀坑尺寸均表现出不同程度的增加,过高的温度及长时间刻蚀均导致过腐蚀现象的发生。根据不同腐蚀条件下腐蚀坑的形貌与分布,确定出刻蚀重掺杂P型6H-SiC晶片的最佳工艺参数。利用晶片在不同温度下的腐蚀速率变化关系及阿伦尼乌斯公式计算出晶体的反应活化能为10.59 kcal/mol。最后,对穿透型螺位错(TSD)和穿透型刃位错(TED)的形貌、尺寸和内部结构进行了详细的表征和分析,结果表明P型6H-SiC晶体中腐蚀坑的倾角与腐蚀时间无关。

6英寸SiC基GaN HEMT背孔刻蚀技术研究

6英寸(1英寸=2.54 cm)SiC基GaN晶圆减薄后翘曲和总厚度变化(TTV)较大,给背孔刻蚀工艺带来了极大的挑战。以SF6和O2为刻蚀气体,通过研究气体流量及流量配比、腔体压力、感应耦合等离子体(ICP)功率、偏置功率等参数对SiC刻蚀速率和SiC对GaN选择比的影响,提出了针对SiC的两段式刻蚀方法。其中,主刻蚀阶段以超过0.8μm/min的刻蚀速率完成大部分SiC刻蚀,软着陆阶段提供超过60∶1的SiC对GaN刻蚀选择比,确保SiC刻蚀有效停止在GaN界面。此外,以Cl2和N2为刻蚀气体开发了GaN/AlGaN刻蚀工艺,刻蚀速率约为0.25μm/min。采用上述背孔刻蚀技术制作的0.5μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在3.5 GHz下输出功率密度达到约8.4 W/mm,功率附加效率超过57%。聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)结果表明背孔制作工艺良好。将孔链图形在200℃下烘烤48 h后再进行1000次-55~125℃温度循环,孔链电阻值变化幅度低于8%,证明背孔可靠性良好。该方法为6英寸SiC基GaN HEMT生产提供了可行的背孔刻蚀解决方案。

低损耗聚合物光波导反应离子刻蚀工艺的研究

反应离子刻蚀是聚合物光波导制备过程中的一项关键工艺。通过改变射频功率RF、反应腔室压强以及混合气体组成与配比等参数研究对波导刻蚀的影响因素,利用台阶仪、金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观测波导形貌,找到了表面毛糙度小、侧壁平滑、垂直度优和刻蚀速率适中的最优刻蚀工艺参数,研究成果为制备低损耗的聚合物光波导器件奠定了良好的基础。

铂电极的电感耦合等离子体刻蚀工艺研究

铂(Pt)金属因其特有的优良性能被广泛用作电极材料,干法刻蚀是获得器件图形的关键工艺技术,另外为了避免使用有毒性的Cl_(2),本文采用Ar/BCl_(3)作为刻蚀工艺气体,光刻胶作为刻蚀掩膜,对Pt电极材料做了干法刻蚀工艺的研究,系统地分析了电感耦合等离子体源功率、射频偏压功率、气体流量比例、工艺气压以及基板温度对刻蚀速率和刻蚀形貌的影响。得到刻蚀速率为159.7 nm/min,侧壁角度为63°,片内刻蚀速率均匀性(152.4 mm、5个点、边缘去边5 mm)为±1.75%,关键尺寸损失量小于1%的刻蚀结果。

离子束刻蚀技术在SAW滤波器频率修整上的应用

随着声表面波(SAW)滤波器的应用向高频、窄带方向延伸,在制造过程中准确地控制其中心频率及一致性变得越来越困难,需要对SAW滤波器的频率进行微调。重点介绍了一种在SAW滤波器上可实现目标频率修整的离子束刻蚀修频工艺,通过实验发现刻蚀厚度不同对滤波器表面的影响程度不同,一次离子束刻蚀厚度为50 nm时,铝膜表面出现微结构变化。分析了对晶圆、器件进行离子刻蚀工艺引起热损伤的机理,表征了不同刻蚀厚度对SAW滤波器粘接芯片的剪切力和硅铝丝键合力的影响。根据实验现象及结果提出了分梯度多次刻蚀的优化方案,给出了不同刻蚀厚度的刻蚀精度,对实验结果进行拟合,得到中心频率与刻蚀厚度的关系方程,从频率、插入损耗和通带方面分析了离子束刻蚀工艺对SAW滤波器电学性能的影响。经离子束刻蚀修频后,滤波器中心频率提高2 MHz,中心频率标准差由0.4 MHz减少为0.15 MHz,中心频率的均一性由0.29%改善至0.11%,频率一致性变好。

薄膜体声波滤波器的离子束刻蚀修频工艺

薄膜体声波滤波器因设计模型与器件性能存在匹配度问题及制造过程中各工序的累计误差导致频率一致性差,严重影响了产品良率,因此实现晶圆级别的频率修整十分必要。介绍了离子束刻蚀工艺的原理、技术特点与优势,研究了刻蚀电压、刻蚀电流、刻蚀距离、Ar气体体积流量及单次刻蚀量对刻蚀效果的影响,表征了离子束刻蚀工艺对AlN钝化层厚度均一性、刻蚀精度及粗糙度的影响。探究了离子束刻蚀工艺在薄膜体声波滤波器频率修整上的应用,表征了离子束刻蚀工艺对钝化层的表面形貌及晶圆应力的影响。研究结果表明,刻蚀电压为1500 V、刻蚀电流为18 mA、刻蚀气体体积流量为4 cm^(3)/min、刻蚀距离为80 mm时,刻蚀精度高,具有一定借鉴意义;通过3轮电性能测试分析和离子束刻蚀工艺,频率标准差仅为1.23 MHz,大幅提升了薄膜体声波滤波器的频率一致性。

CaSO_(4)液滴在超疏水表面上的蒸发结晶特性研究

目的在铝基底上制备稳定的超疏水表面,研究其表面上硫酸钙液滴的蒸发结晶特性。方法通过简单的化学刻蚀法制备了一种超疏水表面,基于温湿度可控的可视化平台开展固着硫酸钙液滴的蒸发过程实验研究。同时,基于温度和相对湿度,开发了多变量拟合二次回归模型来描述其对液滴蒸发速率的影响。结果基底温度为40、50、60℃时,硫酸钙液滴和纯水液滴在亲水铝片表面上的蒸发模式均表现为CCR模式,在超疏水铝片表面上均表现为CCA模式。在超疏水铝片表面,纯水液滴与硫酸钙液滴的蒸发模式略有不同:在蒸发后期,硫酸钙液滴边缘盐分增加,在重力和Marangoni效应作用下,外部逐渐形成盐壳,接触半径呈上升趋势,说明超疏水表面不利于盐滴的钉扎。当蒸发速率较低时,在外部更容易形成盐壳,一旦外部形成盐壳,蒸发机制即发生了变化,液滴内部水分子需要克服盐壳内外的压差,并通过盐壳扩散进一步蒸发。结论通过固着液滴实验验证了硫酸钙液滴的蒸发模式与基底温度无关,而与基底的润湿性有关,并且液滴的蒸发速率随着相对湿度的降低和温度的升高而增大。通过R^(2)=0.9937的多变量拟合二次回归模型,对影响液滴蒸发的因素进行了方差分析,结果表明:在超疏水表面上温度和相对湿度对硫酸钙液滴的蒸发速率均有显著影响。研究成果为矿井水的资源化利用提供了有效的理论支撑。

单晶硅制绒中影响金字塔结构因素的分析

本文通过不同碱性溶液及添加不同活性剂制备出的具有不同金字塔结构的绒面,并探讨了影响金字塔成核的因素。采用扫描电镜和紫外-可见分光光度计对绒面的金字塔结构和反射特性进行了分析,结果表明腐蚀速率与金字塔尺寸成正比,金字塔结构影响绒面减反特性。最后对造成金字塔结构差异的原因和金字塔成核过程进行了分析。

FeCl_3溶液中影响Cu蚀刻速度的因素

采用喷蚀的方法，研究了Ｃｕ在２．５ｍｏｌ／ＬＦｅＣｌ３溶液中影响蚀刻速度的几个因素。用ＸＲＤ方法分析了Ｃｕ蚀刻表面的成分，证实了蚀刻过程中ＣｕＣｌ钝化膜的形成；研究了蚀刻速度随蚀刻时间的变化规律，给出了初步的解释；同时研究了蚀刻液中不同氯化物添加剂对蚀刻速度的影响，结果表明阴离子不是影响蚀刻速度的唯一因素，不能排除阳离子的影响；同时对蚀刻液的溶铜能力及失效蚀刻液的再生进行了初步的研究。

低亚表面损伤石英光学基底的加工和检测技术

制备低亚表面损伤的超光滑光学基底,是获得高损伤阈值薄膜的前提条件。针对石英材料在不同加工工序中引入亚表面损伤层的差异,首先利用共焦显微成像结合光散射的层析扫描技术,对W10和W5牌号SiC磨料研磨后的亚表面缺陷进行了检测,讨论了缺陷尺寸与散射信号强度、磨料粒径与损伤层深度间的对应关系;同时,采用化学腐蚀处理技术对抛光后样品的亚表面形貌进行了刻蚀研究,分析了化学反应生成物和亚表面缺陷对刻蚀速率的影响、不同深度下亚表面缺陷的分布特征,以及均方根粗糙度与刻蚀深度间的联系。根据各道加工工艺的不同采用了相应的亚表面检测技术,由此来确定下一道加工工序,合理的去除深度,最终获得了极低亚表面损伤的超光滑光学基底。

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。

Cl_2/BCl_3ICP刻蚀GaN基LED的规律研究

研究了用Cl2/BCl3刻蚀GaN基LED中,工艺参数对GaN刻蚀速率、刻蚀侧壁和GaN与SiO2刻蚀选择比的影响。研究结果表明,刻蚀速率随着ICP功率和压强的增大先增大继而减小,随RF功率的增大单调增大;刻蚀选择比随ICP功率增大单调减小,随压强增大而增大。还研究了刻蚀速率和选择比与气体比例变化的关系。刻蚀SEM图表明,压强和RF功率增大会使刻蚀垂直度增大。

多层等离子体蚀刻技术的研究

干法刻蚀现已成为微小高深宽比结构加工与微细图形制作的重要手段。提出了一种新的干法刻蚀技术—多层等离子体蚀刻,充分利用腔体的空间布局,布置多层电极,并采用分层送气装置输送放电气体,实现多层同时进行刻蚀,可成倍提高产能。采用该技术刻蚀光阻为例,从空间与时间两个角度分析了工艺参数对刻蚀速率与均匀性的影响规律与作用机理。实验结果表明,极板间距为50/55/60mm(由下向上),工作压力为40 Pa,R[O2:Ar]为1/2,RF功率为600W时,整炉次刻蚀速率均值为14.395 nm/min,均匀性为9.8%,此时工艺最为合理。

多晶Si太阳电池表面酸腐蚀制绒的研究

研究了采用HF和HNO3非择优腐蚀多晶硅表面制备绒面的机理。通过实验分析了酸混合液的体积浓度配比、添加剂、温度和时间等因素对腐蚀速率和腐蚀后表面形貌的影响;总结出了多晶Si的酸腐蚀规律,得到了制备理想绒面的酸混合液体积配比(V(HF):V(HNO3):V(CH3COOH)=1∶12∶6)。在此基础上提出了优化设计方案:采用廉价的水代替醋酸作为缓蚀剂,腐蚀过程置于超声槽中进行,利用超声波的振动使反应生成的气泡快速脱离多晶Si片表面,同时使腐蚀液浓度分布更加均匀,从而制备出效果更佳的多晶Si绒面。

HgCdTe焦平面探测阵列干法技术的刻蚀速率研究

首次报道了HgCdTe焦平面探测器微台面列阵成形工艺的干法技术有关刻蚀速率的一些研究结果。从HgCdTe外延材料的特点出发,详细分析了其干法刻蚀适用的R IE(ReactiveIon Etching)设备、刻蚀原理以及刻蚀速率的影响因素。采用ICP(Inductively Coupled Plasma)增强型R IE技术,研究了一种标准刻蚀条件的微负载效应(etch lag)对刻蚀速率的影响,以及刻蚀非线性问题,并获得刻蚀速率随时间的关系。

三氯化铁溶液中影响铁镍合金蚀刻速率的因素

采用浸渍蚀刻的方法,研究了影响Fex(x=56-59)Ni1-x合金箔在三氯化铁溶液中蚀刻速率的几个因素,并对蚀刻液的有效蚀刻能力及失效蚀刻液的除镍和再生进行了初步的研究。研究结果表明:氧化还原电位随蚀刻液浓度的增大而升高,氧化还原电位越高,蚀刻反应趋势越大;蚀刻速率随浓度的增加先增大,再下降,且在浓度为40%左右出现极大值;蚀刻液温度越高、pH值越小,蚀刻速率越大;除镍后的失效蚀刻液经再生后能达到新鲜蚀刻液的90%以上,基本达到再生利用的要求。