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.     

硅低速刻蚀和钨膜刻蚀研究

针对半导体器件研制过程中等离子体刻蚀工艺的具体需要,研究了硅的低速率刻蚀和钨薄膜的刻蚀,得到了加磁场条件下刻蚀速率与刻蚀气体流量,射频功率的关系曲线,得到了不加磁场时不同的刻蚀气体流量下钨的刻蚀速率,以及在刻蚀气体中掺杂不同比例氧气时硅的刻蚀速率,对上述结果加以简单的讨论并给出了符合工艺要求的刻蚀条件。     

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.     

频率组合对容性耦合等离子体SiO_2刻蚀的影响

使用两种频率组合(60 MHz/2 MHz,41 MHz/13.56 MHz)激发产生容性耦合等离子体,通过改变源气体流量比、射频源功率、自偏压等条件进行了SiO2介质刻蚀的实验研究.结果表明,两种频率组合中,SiO2的刻蚀速率随放电源功率和射频自偏压的增大而单调上升,然而,两种频率组合中SiO2的刻蚀速率随气体流量比的变化呈现出不一样的趋势:在6%流量比时,60 MHz/2 MHz频率组合中SiO2的刻蚀速率达到最小值,而41 MHz/13.56 MHz频率组合中SiO2的刻蚀速率达到最大值;随后60 MHz/2 MHz频率组合的刻蚀速率随着流量比的增加有所增加,而41 MHz/13.56 MHz频率组合的刻蚀速率随着流量比的增加呈现出先增加后减少的趋势,并且在20%之后表现出了沉积效果.60 MHz/2 MHz频率组合的SiO2介质刻蚀后的粗糙度优于41 MHz/13.56 MHz.     

蓝宝石湿法刻蚀各向异性特征的试验

针对蓝宝石晶体复杂的各向异性刻蚀特性,致使其刻蚀演化过程和结果难以预测和控制等问题,利用刻蚀半球法,获得了蓝宝石晶体在温度为(245±3)℃,体积比为V(98%H_2SO_4)∶V(85%H_3PO_4)=3∶1的混合浓酸溶液中刻蚀的全晶面刻蚀速率.对比分析了典型掩膜形状下的刻蚀微结构特征,探寻了速率各向异性特征与微结构刻蚀成型结构面之间的联系.结果表明:蓝宝石全晶面刻蚀速率呈现典型3次对称和多极值分布,且赤道附近刻蚀速率极低;浓磷酸作为刻蚀缓冲剂可以显著减少刻蚀过程中各类微观凸起的产生,有效提高微结构表面加工质量.     

氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌生物刻蚀加工的协同作用

研究氧化亚铁硫杆菌(T.f菌)和氧化硫硫杆菌(T.t菌)生物刻蚀加工金属材料的协同作用.通过比较2种菌种及其混合菌种分别刻蚀加工紫铜、锡青铜、T10、40Cr,分析3种情况下刻蚀加工上述4种金属材料的速率.结果表明,混合菌刻蚀上述金属的最大速率分别为单独使用T.f菌时的3.4,3.6,2.5,2.5倍.在存在铁离子和适合的还原性硫化合物的条件下,T.t菌能增强T.f菌的生物刻蚀加工作用,提高刻蚀速率.     

郑州市城区大气中O_3和NO_x污染特征研究

通过探究O_3和NO_x污染特征,为郑州市城区大气中O_3和NO_x污染防治提供技术支撑,对郑州市城区O_3和NO_x浓度变化、反周末效应及大气氧化性(OX)污染特征进行了分析.结果表明,郑州市四个站点O_3浓度呈夏季春季秋季冬季,夏季O_3日均浓度呈银行学校经开区管委市监测站岗李水库的趋势.并且NO、NO_2日均浓度周末高于工作日,O_3周末日均浓度低于工作日,尤其在0:00—08:00时间段呈现出明显的反"周末效应"现象.夏季NO_2光解速率:银行学校岗李水库经开区管委市监测站,其中银行学校和市监测站NO_2日均光解速率分别为1.07 min~(-1)和0.24 min~(-1),揭示了O_3浓度高低不仅与OX和NO_2光解速率变化有关,而且与O_3前体物浓度高低有关.     

不同工作压强下ICP刻蚀对SiC表面损伤的研究

采用CF4/O2作为刻蚀气体,对不同工作压强下ICP刻蚀SiC材料的刻蚀速率以及随之引入的刻蚀损伤进行了研究.结果表明,随着工作压强的增加,ICP刻蚀S iC材料的速率先缓慢增加,然后急剧降低.通过XPS光电子能谱分析发现刻蚀后样品表面的F、O含量均有所增加,表面污染加剧,刻蚀引入的损伤随着工作压强的增加而增加.     

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.     

刻蚀条件对石英各向异性刻蚀特征的作用机理及KMC数值模拟

针对石英晶体各向异性湿法刻蚀复杂的各向异性刻蚀特性,致使刻蚀演化过程和结果难以预测和控制,利用刻蚀半球法得到了石英在多种体积比刻蚀溶液中和不同温度条件下的全晶面刻蚀速率,分析了刻蚀条件的改变对于石英刻蚀各向异性特征的影响作用,并从晶面活化能角度解释了刻蚀各向异性的成因.在形貌预测方面,通过对石英晶体x轴(电轴)和y轴(机械轴)上主要晶面原子排列和速率特征的分析,建立了以基于石英的移除概率函数(QUARTZ-RPF)方程为刻蚀依据的KMC仿真模型,实现了对不同刻蚀条件下的全晶面刻蚀速率及Z-cut切型晶片任意掩膜下刻蚀结构和表面形貌的精确模拟.     

基于SD_Toolbox和Cantera的气体C-J爆轰参数计算及规律分析

为研究混合气体爆轰问题,通过利用冲击爆轰专业计算工具箱SD_Toolbox和开源的化学反应动力学计算代码Cantera研究了气体C-J爆轰参数计算方法与规律。结果表明:将SD_Toolbox和Cantera耦合可以进行混合气体爆轰问题的C-J爆轰参数计算;以H_2/O_2、CH4/O_2和C_2H_2/O_2三种不同的混合气体组分为例,在化学反应比初始条件下,分别计算了其C-J爆轰参数;通过与文献中结果的比较,验证了计算的准确性。可见,基于SD_Toolbox和Cantera可以进行气体C-J爆轰参数规律分析,包括初始温度、初始压力和爆炸气体浓度对爆轰产物压力、密度、温度和爆轰波速的影响规律等。     

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．     

O2流量对O2/C4F8等离子体刻蚀SiCOH低k薄膜的影响

研究了O2/C4F8等离子体刻蚀SiCOH低k薄膜时O2流量对刻蚀率、表面结构的影响,及其放电等离子体特性的关联.发现O2流量的增大可以极大地提高多孔SiCOH薄膜的刻蚀速率,降低表面的粗糙度,减少SiCOH薄膜表面的C:F沉积.等离子体特性的光谱分析表明,O2的添加,增强了C与O之间的反应,从而在Si、F反应刻蚀Si的同时,C、O之间的反应使C消耗,实现Si、C的同步刻蚀,从而获得SiCOH低k薄膜的高刻蚀率和低粗糙度表面.     

化学刻蚀工艺参数对刻蚀速率的影响

本文系统分析了化学刻蚀过程中反应生成的扩散和物质传输规律,得到了刻蚀工艺参数如时间、温度、HF酸浓度、辅助试剂对刻蚀速率的影响规律。结果表明:在刻蚀时间较短时刻蚀速率基本恒定,随着时间的增加刻蚀速率呈现逐渐下降的趋势。温度的升高改变了反应物质的活化能和溶液的传输特性,促使刻蚀速率加快。随HF酸浓度的增大刻蚀速率有很大的提高,但反应过快不宜控制刻蚀进程,而采用缓冲氧化物刻蚀剂有利于提高熔石英元件化学刻蚀速率。     

利用可逆反应 N_2O_u2NO_2贮存太阳能

据报导,N_2O_42NO_2这个可逆反应,可以用业貯存太阳能,因为N_2O_4分解存在两个连续平衡,即N_2O_42NO_22NO+O_2.在140℃时,N_2O_4完全分解生成NO_2,619℃时,NO_2才完全分解生成NO 和O_2,温度低于20℃时,气态的N_2O_4+NO_2混合气体便冷凝成淡黄色液体,因此,可以利用第一反应短期貯存太阳能.1982年,V.Ragaini 测定了该反应的聍热容量(HSC),实验是在一个装有N_2O_4,分解反应器和NO_2结合装置的循环系统中进行的.实验果结如下:     

气相质谱法研究 Fe 与 CO2-- CO 氧化反应动力学

采用气相质谱在线监测反应气体成分变化的方法,研究了1273~1473 K 范围内,不同比例 CO2- CO 混合气体对铁片恒温氧化的反应动力学.结果表明,氧化反应速率与二氧化碳分压呈线性关系,反应速率常数随 CO2/ CO 体积比值增大而减小,铁片氧化反应的表观活化能为(137.7±15.8) kJ·mol -1.该方法得到的结果与文献相比较,结果是可靠的,表明该方法可以用来在线研究气-固反应的动力学.     

利用SiCl4/Ar/H2气体ICP干法刻蚀GaAs材料

利用SiCl4/Ar/H2气体的电感耦合等离子体(ICP)干法刻蚀GaAs材料,研究反应气体流量、样品室压力、源功率RF1和RF2等参数对刻蚀速率的影响.结果表明:在反应气体SiCl4,Ar和H2的流量分别为2,4,1mL.min-1,样品室压力为0.400Pa,RF1和RF2的功率分别为120,500 W的最佳优化参数下,得到的刻蚀速率为486nm.min-1,且同时满足垂直而光滑的台面.利用该优化后的配方刻蚀GaAs衬底10min后,得到大面积的光滑表面,其粗糙度为0.20nm.     

镍催化剂硫中毒的研究

本文研究了CO、H_2S和C_4H_4S在Ni/γ-Al_2O_3上的化学吸附过程。实验证明,用CO在-72℃的化学吸附测定催化剂的金属表面积,是一个可行的方法。CO不吸附在被毒物掩盖的表面上。S复盖度在0.4以下,毒物S对CO在未复盖的镍表面上的吸附没有影响;复盖度超过0.4.随着复盖度增加,S明显地阻碍CO的吸附。10Vpm~(?)H_2S在H_2中的混合气体,在300—500℃下,经过约20小时的化学吸附,形成饱和吸附层,S与表面Ni原子比例为0.53,0.1%(V/V)C_4H_4S在H_2中的混合气体,在20℃经过约20小时的吸附,形成饱和吸附层。表面Ni原子与C_4H_4S分子比例为4.95。噻吩以非解离方式占据着4.95个表面Ni中心。中毒催化剂在600℃,H_2气流下经过约50小时,可以完全再生。     

CF3I混合气体比例及放电参数分析

CF_3I气体是一种极具潜力的SF_6替代气体。为研究CF_3I混合气体的最佳比例及电气特性,首先根据CF_3I气体饱和蒸气压方程计算其液化条件,采用两项近似的Boltzmann方程求解三种CF_3I混合气体在不同混合比下的电子能量分布及电离和吸附系数,并计算混合气体的折合有效击穿场强及协同效应指数。结果表明:三种混合气体的绝缘强度都随CF_3I气体比例增加而增加,但混合气体的适用范围会随CF_3I比例增加而减小;在相同混合比例时,CF_3I-CF_4及CF_3I-N_2混合气体的绝缘能力较强,CF_3I-CO_2的协同系数更高,电场均匀度对CF_3I-N_2及CF_3I-CO_2的绝缘能力的影响相对较小。综合考虑,N_2更适合作为CF_3I的缓冲气体,15%～30%CF_3I比例的混合气体有较高的实际应用价值。