硅的反应离子刻蚀实验研究

采用SF6和O2为刻蚀气体,在275m(torr)的反应压力下对硅进行了反应离子刻蚀实验研究。通过不断调节射频功率、刻蚀气体的流量等系列对比实验,研究、探索并优化了对硅的反应离子刻蚀工艺条件。实验研究得出的最优化条件:射频功率为120W,SF6和O2的流量为36cm3/s和6cm3/s。在该工艺条件下获得三个重要的刻蚀参数:刻蚀速率为1036nm/min,对氧化物的选择比为56.6,均匀性为4.41。     

金属辅助化学刻蚀法制备尺寸可控的硅纳米线

为制备粗细均匀、大长度的硅纳米线,通过金属辅助化学刻蚀方法,以银作为辅助金属,利用场发射扫描电镜(FESEM)和FIB/SEM双束系统作为检测手段,结合微加工工艺,研究了不同的反应离子刻蚀时间和化学刻蚀时间对制备的硅纳米线的尺寸和形貌的影响。结果表明,通过该方法制备的硅纳米线粗细均匀、长度较大。控制反应离子刻蚀时间和化学刻蚀反应时间,可以控制硅纳米线的形貌与尺寸。     

有机玻璃的反应离子深刻蚀

以有机玻璃薄片为原料,进行反应离子深刻蚀,探讨了有机玻璃的刻蚀反应机理,着重研究了工作气压和功率密度对刻蚀速率、图形形貌的影响.结果表明,O2反应离子刻蚀有机玻璃是以化学刻蚀为主,同时离子碰撞作用也很重要.刻蚀速率开始随气压增大而加快,刻蚀速率主要受氧活性粒子浓度控制;气压超过一定值时,刻蚀速率反而减小,气压太高不利于各向异性刻蚀.刻蚀速率随功率增加而增大,适当增大功率有利于各向异性刻蚀.通过优化刻蚀工艺,可以获得侧壁较陡直光滑的有机玻璃微结构,扩展了加工微结构的方法.     

半导体刻蚀工艺的晶圆背面颗粒研究

半导体制造过程中,干法刻蚀工艺需要晶圆背面与设备接触,把晶圆固定和支撑住,掌握晶圆背面颗粒状态对半导体工艺制程相当重要。本文主要研究前段刻蚀工艺后晶圆背面颗粒的状态、对工艺制程的影响以及降低这种影响的方法。前段刻蚀工艺由于稳定性、精确性和准确性的高要求,需要在每片晶圆作业完后对刻蚀腔体进行自身清洁和聚合物再淀积,以此来保证每片晶圆都有一致的刻蚀环境,刻蚀腔体中的静电吸盘(ESC)表面会覆盖聚合物,此聚合物的反应对温度非常敏感,由于ESC本身硬件的特性,表面聚合物淀积不均匀,造成与其接触的晶圆背面颗粒数很高。对其他晶圆正面造成严重的影响,分析晶圆背面颗粒在设备传输过程中的变化,通过优化晶圆冷却装置和冷却时间,有效地降低晶圆背面颗粒对其他晶圆正面的影响。     

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.     

硅粉在鞘区内的纯化速率模型

分析了粉粒在反应区的沉降过程,导出了沉降的最大速度及时间的公式,给出了离子在不同位置上的平均动能及粒子通量.还对高能中性粒子在鞘区内的行为进行了详细的分析并得出在不同位置上的平均动能和通量.它可用于计算空间不同位置处包括离子和高能中性粒子的刻蚀速率,计算结果表明高能中性粒子在很大的空间范围内其刻蚀作用大于离子.在阴极电压为2 300 V的情况下,一次沉降的最大刻蚀量可达50层原子、刻蚀速率1.1×1016/(cm2.s-1),这对粉粒在等离子体中的表面刻蚀和纯化都具有一定的意义.     

基于BP神经网络的刻蚀偏差预测模型

刻蚀是将设计版图转化为到晶圆图形的重要步骤,刻蚀质量的好坏直接关系到芯片或集成电路的性能,而影响刻蚀质量(蚀刻偏差)的孔径效应和微负载效应在很大程度上取决于版图密度、图案间距等布局特征。为了探究在固定刻蚀工艺参数下的版图特征对刻蚀偏差影响,本文提出了基于BP神经网络的刻蚀偏差预测模型。首先,对一维版图的特征提取并建立用于训练模型和测试模型的训练集与测试集,然后,训练和优化该BP神经网络模型。实验结果表明,该模型预测值的绝对误差可达±2 nm以下,而相对于真实刻蚀偏差的相对误差可达10%以下。因此在较大技术节点下,这种基于BP神经网络模型的预测精度是可以接受的。     

模拟离子刻蚀过程3维表面演化方法

为了进一步研究刻蚀工艺机理来指导和优化刻蚀工艺,该文利用3维元胞自动机模型来实现表面演化方法,模拟等离子体刻蚀加工工艺,并着重探讨离子刻蚀过程的模拟。改进光线跟踪加速技术,提出了最近边界优先移动法实现刻蚀离子入射轨迹的计算;根据3维元胞自动机模型中表面演化特征,提出了一种邻域驱动拟合法来计算表面法线。实验结果表明,这些方法可以明显提高模拟方法的效率,满足快速仿真的要求。将该方法应用到实际硅刻蚀工艺的3维表面演化模拟,实验与模拟结果的对比也验证了该方法的有效性。     

紫外压印光刻中阻蚀胶残膜刻蚀工艺

针对紫外（UV）压印光刻在压印工艺过程中会产生阻蚀胶残膜的技术特点，采用以O2为反应气体来清除阻蚀胶残膜的反应离子刻蚀（RIE）工艺方法，研究了不同的反应气体流量、反应腔室压力、射频功率等刻蚀参数对刻蚀速率和刻蚀各向异性的影响，得到了刻蚀速率和刻蚀各向异性随各刻蚀参数的变化趋势图．实验结果表明，减小反应气体压力和气体流速可以降低刻蚀速率，提高刻蚀各向异性．通过对刻蚀参数的优化配置，当射频功率在200W、反应气体流速在30mL／min、反应腔室压力为0．6Pa时，刻蚀速率可以稳定在265nm／min，各向异性值可以达到13，因此实现了对压印图质形的高质量转移．     

干湿法腐蚀工艺条件下CdTe薄膜光谱研究

采用等离子束溅射轰击刻蚀和溴甲醇腐蚀对CdTe薄膜表面进行后处理.对比研究了2种腐蚀条件下CdTe薄膜的光谱特性.结果表明:等离子束溅射轰击刻蚀可以彻底清除CdTe薄膜表面的氧化层,刻蚀后的CdTe薄膜颗粒更为均匀致密,等离子体刻蚀与溴甲醇腐蚀相比,可以改善CdTe薄膜表面的粗糙度,增强薄膜的附着力,改善薄膜的性能.     

低能氩离子刻蚀在高深度分辨率杂质分布测定中的应用

300eV的低能氩离子刻蚀与SIMS技术相结合,研究了高深度分辨率杂质深度分布测定的可能性。采用石英晶体的频率变化与微量天平称重的方法对~(48)Ar~+离子注入的Si试样的刻蚀速率进行了校准。实验表明,离子刻蚀去层度的精度可以达12左右;经过~40)Ar~+离子注入的Si试样的刻蚀速率与未经~(40)Ar~+注入的Si试样有明显的差别。测定了300keV的~(40)Ar~+离子注入Si中的深度分布,测量结果与理论计算进行了对比。     

蛋白质分离玻璃微流控芯片的制作方法

对湿法刻蚀和键合两个芯片制作关键步骤进行了研究和优化. 首先比较了两种刻蚀配方的效果,并对刻蚀时间和刻蚀过程中的振荡方向等条件进行了考察,对键合预处理方法做了进一步改进. 通过对常温键合和高温键合方法比较,证明高温键合才能保证芯片的使用寿命. 最后将所制得的芯片成功地应用于非变性蛋白质的二维芯片电泳分离. 实验结果表明,通过对芯片制作方法的改进,不仅获得了良好的蛋白分离效果,而且芯片制作方法更为简便、成本低、制作成功率提高.      

硅片抛光的接触压强分布与宏观形貌创成机理

为了获得单晶硅片化学机械抛光过程中的接触压强分布及其对基片平面度的影响规律,从化学机械抛光的实际出发,建立了抛光过程的接触力学模型和数学模型.利用有限元方法对接触压强分布进行了计算和分析,并利用抛光实验对计算结果进行了验证;获得了化学机械抛光过程硅片与抛光垫之间的接触表面压强分布形态,以及抛光垫的物理参数对压强分布的影响规律,确定了接触压强分布形态和硅片平面度误差的关系.结果表明,接触压强的分布是不均匀的,而且在硅片外径邻域内接触压强最大,从而导致被加工硅片产生平面度误差和塌边现象.合理地选择抛光垫的弹性模量和泊松比,可以改善接触表面压强分布的均匀性,从而使硅片有效区域的平面度变得更好.     

电化学方法制作场发射体

为制得理想的场发射体,比较了多晶钨丝与单晶钨丝在三种不同腐蚀液中的腐蚀结果。提出通过观察“腐蚀斑”的形状变化来控制腐蚀条件的一种简单、有效、直观的方法。     

离子束蚀刻固体表面形貌发展研究

本文导出了离子束蚀刻固体表面形貌发展的一般方程,利用非线性方程的特征曲线解法,建立了离子束蚀刻固体表面形貌发展的三维理论,并由该理论导出了Carter等人的二维理论。     

对4J42合金蚀刻问题的初步研究

本文通过对４Ｊ４２合金在喷淋条件下的失重腐蚀实验进行研究，结果表明：腐蚀速度随ＦｅＣｌ３Ｂｅ°的提高而降低，随温度升高而增加，随盐酸浓度的增加而降低在喷淋条件下的标准板实验和金相观察结果表明：腐蚀速度越快，蚀刻因子越大     

离子束刻蚀光栅掩模图形转移分析

依据特征曲线法推导出非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程;结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序。模拟程序获得的模拟刻蚀参数可以用于类矩形光栅的刻蚀工艺参数设计,准确地描述不同工艺过程、工艺参数对最终刻蚀结果的影响,进而实现离子束刻蚀过程的可控性和可预知性。     

圆柱形反应器鞘区离子平均动能的径向分布

针对鞘层结构,建立了鞘层模型和离子速度分布函数,导出了离子平均动能的积分表达式并得出数值积分的结果.用级数的两项拟合平均动能积分表达式的对数项,积分得到解析结果和简化结果.应用积分表达式、解析式及简化式进行计算,得出了圆柱形鞘层内不同位置(半径)处的粒子平均动能.结果表明鞘层越厚、粒子平均自由路程越小,则它们的差别越小.它们可有效地应用于散布在反应室各处粉体的刻蚀和纯化.     

硅微透镜阵列与红外焦平面阵列的单片集成

基于标量衍射理论 ,考虑焦距长度与微透镜尺寸的关系 ,提出了一种新的制作二元光学衍射微透镜的方法———部分刻蚀法 .利用这种方法制作了 2 5 6× 2 5 6硅微透镜阵列 ,并将其与PtSi红外焦平面阵列单片集成在一起 ,使红外焦平面阵列的灵敏度R和比探测率D 都提高了 1.7倍     

穿戴式手枪射击稳定装置动力学仿真研究

为减小手枪射击时射击轨迹与瞄准基线的偏差,以子弹运动的方向为X轴正方向,与X轴垂直向上的方向为Y轴正方向设计了一种基于上臂外骨骼方案的手枪射击稳定装置。该装置通过限制手掌在X和Y方向上的运动及手腕关节处的转动来实现减小抖动的目的。分析了人体关节的阻抗类型,建立了手掌在射击前和射击后以及穿戴与未穿戴稳定装置状态下的运动方程,通过动力学仿真软件ADAMS计算手掌在X和Y方向上的速度和位移。得到的仿真结果表明方案达到了预期效果,并且在Y方向对位移的作用效果显著。