响应面方法的硅刻蚀工艺优化分析（英文）

利用响应面分析方法优化了用于压力传感器硅敏感芯体的刻蚀操作条件。主要考虑了温度、KOH浓度和腐蚀时间三个操作参数,将它们的范围分别设定为40~60℃,0.4~0.48mol/L和5~12.5h,并设定各向异性腐蚀速率为响应值。通过建立二次方模型,分析这些参数的单独影响以及多个操作条件之间对腐蚀速率的相互交叠作用。分析结果表明:模型可以精确预测99%的响应值,相比于腐蚀时间,溶液浓度和工作温度对刻蚀速率的影响更为明显。     

响应面方法的硅刻蚀工艺优化分析（英）

利用响应面分析方法优化了用于压力传感器硅敏感芯体的刻蚀操作条件。主要考虑了温度、KOH浓度和腐蚀时间三个操作参数，将它们的范围分别设定为40~60 ℃，0.4~0.48 mol/L 和 5~12.5 h，并设定各向异性腐蚀速率为响应值。通过建立二次方模型，分析这些参数的单独影响以及多个操作条件之间对腐蚀速率的相互交叠作用。分析结果表明:模型可以精确预测99%的响应值，相比于腐蚀时间，溶液浓度和工作温度对刻蚀速率的影响更为明显。     

熔石英元件HF刻蚀的实验研究

为深入了解熔石英元件化学刻蚀过程,研究了HF刻蚀反应机理、HF刻蚀工艺参数以及刻蚀对表面质量的影响规律。通过控制变量法,获得刻蚀速率随HF浓度、刻蚀温度以及NH4F浓度的变化规律。对刻蚀不同深度后的元件表面粗糙度、形貌、杂质含量以及激光损伤阈值进行了检测,实验结果表明:刻蚀速率受多种因素共同影响,其中HF浓度的促进作用最为显著;刻蚀后的熔石英表面形貌复杂,有横向、纵向、拖尾等形式的划痕,以及坑点、杂质等缺陷,其中横向划痕和纵向划痕占据了缺陷部分的主体,主要杂质铈元素随刻蚀时间的增长不断减少;激光损伤阈值测量实验表明,通过HF刻蚀将元件损伤阈值提高了59.6%。     

980nm锥形半导体激光器刻蚀工艺

为了解决半导体激光器传统刻蚀工艺中侧壁陡直度差和器件难以重复制作的问题,利用湿法腐蚀与干法刻蚀相结合的刻蚀手段,对980nm锥形半导体激光器刻蚀工艺进行优化.通过对台面粗糙度与刻蚀速度的研究,确定湿法腐蚀液和浓度配比的差异.并分析电感耦合等离子刻蚀对脊波导与腔破坏凹槽表面形貌的影响.研究结果表明,选择配比为NH_3·H_2O∶H_2O_2∶H_2O=1∶1∶50的腐蚀液进行湿法腐蚀,刻蚀速率约为7nm/s,速率容易控制.且样品表面具有较好的粗糙度和均匀性,利用电感耦合等离子刻蚀得到的脊波导与腔破坏凹槽侧壁陡直度良好,没有出现横向钻蚀的情况.     

基于刻蚀速率匹配的离子刻蚀产额优化建模方法

随着微电子产业的不断发展,刻蚀特征尺度达到纳米级,等离子体刻蚀工艺过程机理研究越来越受到重视.刻蚀表面仿真是研究离子刻蚀特性的重要方法.在离子刻蚀表面仿真中,离子刻蚀产额模型是研究刻蚀机理的重要模型,也是元胞自动机等仿真方法的重要基础.为了解决利用传统方法无法得到准确刻蚀产额模型参数的问题,本文提出一种基于刻蚀速率匹配的离子刻蚀产额优化建模方法,该方法以实际刻蚀速率与模拟刻蚀速率之间的均方差为优化目标,利用基于分解的多目标进化算法来优化离子的刻蚀产额模型参数,并将得到的刻蚀产额模型参数应用到采用元胞方法的刻蚀工艺的实际仿真过程中.实验结果表明了该刻蚀产额优化建模方法的有效性.     

电子回旋共振微波等离子体刻蚀α:CH薄膜的工艺

 为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的α:CH薄膜微器件,研究了有铝和无铝掩膜、气体流量比、工作气压对刻蚀速率的影响,并对纯氧等离子体刻蚀稳定性进行了研究。研究结果表明：在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;a:CH薄膜上有铝和无铝掩膜时,刻蚀速率相同;流量一定时,刻蚀速率随氩气和氧气体积比的增大而降低,当用纯氩气时,几乎没刻蚀作用;刻蚀速率随工作气压的增大而降低。实验中,得到最佳刻蚀条件是：纯氧气,流量4 mL·s^-1,工作气压9.9×10^-2 Pa,微波源电流80 mA,偏压-90 V。     

非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体刻蚀化学气相沉积金刚石膜

分别应用郎缪尔双探针和离子灵敏探针对非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体的电子参数、空间分布和离子参数进行了测量,分析了气压对等离子体参数及空间分布的影响。利用该等离子体在优化的气压条件下对化学气相沉积金刚石膜进行了刻蚀,并研究了刻蚀机理。结果表明:电子温度为5~10 eV,离子温度为1 eV左右,而等离子体数密度在1010cm-3数量级。随气压的升高,电子和离子温度降低,而电子数密度先增大后减小。在低气压下等离子体数密度空间分布更均匀,优化的刻蚀气压为0.1 Pa。刻蚀过程中,离子的回旋运动特性得到了加强,有利于平行于金刚石膜表面的刻蚀,有效地保护了金刚石膜的晶界和缺陷。     

离子源工艺参数对BCB胶刻蚀速率和表面粗糙度的影响

为了研究离子束刻蚀抛光过程中离子源工艺参数对刻蚀速率及表面粗糙度的影响,采用微波离子源为刻蚀离子源,以BCB胶为主要研究对象,研究了离子束能量、离子束电流、氩气流量、氧气流量对BCB胶刻蚀速率及表面粗糙度的影响,获得了离子源工艺参数与刻蚀速率及表面粗糙度演变的关系。研究结果表明,离子束能量在从400 eV增大到800 eV的过程中,刻蚀速率不断增大,从3.2 nm/min增大到16.6 nm/min;离子束流密度在从15 mA增大到35 mA的过程中,刻蚀速率不断增大,从1.1 nm/min增大到2.2 nm/min;工作气体中氧气流量从2 mL/min增大到10 mL/min的过程中,刻蚀速率会整体增大,在8 mL/min处略有下降。表面粗糙度变化不大,可以控制在1.8 nm以下。     

光学元件兆声辅助化学刻蚀工艺参数优化

对传统的静态刻蚀方法进行了改进,提出了一种光学元件兆声辅助化学刻蚀新方法,并对传统静态刻蚀与兆声辅助化学刻蚀效果进行了对比分析,综合考虑刻蚀液的配比、刻蚀时间、添加活性剂种类和功率对光学元件激光损伤阈值的影响,通过正交设计实验优选出最佳的兆声辅助化学刻蚀工艺参数。结果表明:兆声清洗对各类杂质的去除效果要明显好于手工擦洗,兆声辅助化学刻蚀比传统的静态刻蚀有更高的刻蚀速率,在兆声的作用下刻蚀液能够进入到传统静态刻蚀难以进入的微裂纹中,对微裂纹等缺陷的刻蚀效果更为明显,能够将熔石英元件激光损伤阈值进一步提高。     

聚合物光波导的等离子体刻蚀工艺研究

等离子体干法刻蚀是聚合物光波导制备过程中一项关键工艺.利用感应耦合等离子体各向异性刻蚀工艺制备了聚合物脊形结构波导,研究了不同工艺参量(源功率、偏置功率、刻蚀腔室压强以及气体组分)对脊形波导刻蚀速率的影响.利用扫描电子显微镜对刻蚀后波导高度、侧壁垂直度及表面粗糙度进行分析,得到了高刻蚀速率和低粗糙度的优化工艺条件.实验...     

感应耦合等离子体刻蚀在聚合物光波导制作中的应用

提出了利用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术提高聚合物光波导器件性能的方法,介绍了ICP刻蚀技术的原理和优点。选取聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯(P(MMA-GMA))作为波导材料,采用氧气作为刻蚀气体,研究了ICP参数变化对刻蚀效果的影响。介绍了倒脊形光波导的制备过程,采用改变单一工艺参数的方法,分析了刻蚀效果随时间、功率、压强、气体流量等参数的变化,对参数优化后刻蚀得到的凹槽和平板结构进行了表征。实验结果表明:在天线射频功率为300 W,偏置射频功率为30 W,气体压强为0.5 Pa,氧气流速为50 cm³/min的条件下,可获得侧壁陡直、底面平整的P(MMA-GMA)凹槽结构。     

基于水质监测的换热器结垢、腐蚀预测模型

为预防水冷凝汽器结垢、腐蚀,本文基于某电厂实际工况,通过循环冷却水水质智能在线监控系统监测的换热污垢特性参数和多个水质参数,利用范数灰色关联法,对于影响循环冷却水系统中换热器污垢、腐蚀的问题因素,进行了关联分析,以获得主要的影响因素作为在线预测模型的输入量,利用基于粒子群算法(PSO)的小波神经网络(WNN)建立了换热器污垢热阻、腐蚀速率的在线预测模型。同时,由模型计算的污垢热阻、腐蚀速率预测值与实际监测值进行了效果对比,验证了预测模型的准确性。     

井口天然气醇胺法脱酸系统的模拟优化

井口天然气中除含低分子饱和烃类外,还含有二氧化碳(CO_2)和硫化氢(H_2S)等酸性气体,它们对环境危害较大、管道腐蚀较为严重,在后续集输前需脱除。本文运用流程模拟软件ASPEN PLUS,对二乙醇胺(DEA)法脱除小型井口天然气中CO_2和H_2S的工艺体系进行模拟,介绍了建立模型过程中模块选取、物性方法的选择、工艺参数的输入以及灵敏度分析功能,考察了吸收剂浓度、天然气流量、液气比等工艺参数对脱碳效果的影响。灵敏度分析模拟给出了最佳操作参数,即:吸收塔塔板数为20~23块,吸收塔压力为4.43~5.00 MPa.,液气比为0.9885~1.10(mol/mol),贫液中CO_2的摩尔分数为0.0009~0.001。     

纯钛电极上的表面增强拉曼光谱研究

采用机械粗糙、电化学氧化还原、化学刻蚀等方法对纯钛电极表面进行粗糙,在钛基底上获得了表面增强拉曼光谱(SERS)信号。初步的实验结果表明,采用机械粗糙和电化学氧化还原方法能够获得具有一定粗糙度的电极表面,但是该表面并不具有SERS活性。而采用氢氟酸化学刻蚀方法能够获得具有SERS活性的表面,并且成功检测到吡啶分子的表面增强拉曼信号。实验尝试了在不同条件下进行刻蚀,对酸的刻蚀浓度、刻蚀时间、外接电位等影响因素作了研究,结果发现基底的SERS活性随氢氟酸浓度增大而出现最佳条件,即氢氟酸浓度0.33 Wt%,刻蚀时间为5 min时的拉曼信号最好。实验以0.01 mol·L-1吡啶为探针分子,0.1 mol·L-1 KCl为电解质,在开路电位下成功地观察了钛电极上的表面增强拉曼光谱。     

结合实际刻蚀数据的离子刻蚀产额优化建模方法

刻蚀表面仿真是研究等离子体刻蚀工艺过程机理的重要手段.在刻蚀表面仿真方法中,刻蚀表面演化模型和离子刻蚀产额模型直接决定了刻蚀表面演化结果.但现有的刻蚀表面演化模型不够精确,且目前离子刻蚀产额模型主要来自分子动力学仿真和物理实验,而实际加工过程十分复杂,等效的离子刻蚀产额包含很多因素.针对这些问题,首先对当前的刻蚀表面演化模型进行改进,同时重新定义了离子刻蚀产额模型的优化目标,并利用实际刻蚀加工数据来优化离子刻蚀产额模型.为缩短优化模型所用时间,采用并行方法来加速优化过程.最后,将得到的离子刻蚀产额模型参数应用于采用元胞自动机法的刻蚀工艺实际仿真过程中.实验结果表明,该优化建模方法确实提高了仿真的精确度,同时优化过程所用时间也大大减少.     

光致电化学法提高垂直结构发光二极管出光效率的研究

研究了在垂直结构发光二极管(VLED)器件中, 光致电化学法(PEC)刻蚀N极性n-GaN的速率受不同刻蚀条件(刻蚀浓度、刻蚀时间和光照强度)的影响. 并选择N极性n-GaN表面含有较理想六角金字塔结构(侧壁角为31°)的样品制成器件, 研究PEC刻蚀对VLED的欧姆接触和光电性能的影响. 结果表明, 与未粗化样品相比, PEC刻蚀后的样品接触电阻率明显降低, 形成更好的欧姆接触; 其电学特性有较好的改善, 光输出功率有明显提高, 在20 mA电流下光输出功率增强了86.1%. 对不同金字塔侧壁角度的光提取效率用时域有限差分法(FDTD)模拟, 结果显示光提取效率在侧壁角度为20°– 40°有显著提高, 在23.6° (GaN-空气界面的全反射角)时达到最大.     

XUV成像系统中像传递函数研究用的Si刻蚀膜

 研制具有网格或条状图形的Si刻蚀膜靶，用于XUV系统中像传递函数的研究。在自截止腐蚀工艺制备Si平面薄膜的基础上，结合离子束刻蚀工艺，获得刻蚀深度为1.0 μm左右，网格尺寸为25 μm×25 μm，或条状线宽为5 μm的Si刻蚀膜；测量了Si刻蚀膜的形貌和刻蚀深度；研究了离子束刻蚀参数对图形形貌的影响。并介绍采用两种靶型获得的像传递函数信息。     

微通道甲醇重整制氢过程的模拟分析

针对甲醇蒸汽的微通道重整催化反应过程,建立化学热力学-物理-数学模型,利用数值模拟分析,分别从Pd/ZnO催化剂下的单速率模型和Zn_Cr/CeO_2/ZrO_2催化剂下的双速率模型考察操作条件对甲醇水蒸气重整制氢输运规律的影响,发现微通道反应器以其高面体比促进了甲醇转化率和氢气产率的提高,且有助于反应器内温度分布均匀;对不同的操作条件下甲醇的转化效果进行分析比较,可为实际操作参数的选取提供参考。     

离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响

为了研究30 cm离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响,建立了束流引出模型,并采用PIC-MCC方法对CEX离子造成的栅极腐蚀速率进行了计算,最后将计算结果与1500 h寿命试验结果进行比对分析。结果显示:束流正常聚焦时,在3 kW和5 kW两种工作模式下,加速栅和减速栅的质量刻蚀速率分别为(1.11～1.72)×10?15 kg/s及(1.22～1.26)×10?17 kg/s。在5 kW工况下,当屏栅上游等离子体密度达到4.03×1017 m?3时,束流出现欠聚焦现象,此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为4.33×10?15 kg/s和4.02×10?15 kg/s;在3 kW工况下,当屏栅上游等离子体密度达到0.22×1017 m?3时,束流出现过聚焦现象,此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为3.24×10?15 kg/s和5.01×10?15 kg/s。寿命试验结果表明,加速栅孔质量刻蚀速率的计算值与试验值比对误差较小,而由于束流离子对减速栅孔的直接轰击,导致减速栅孔刻蚀速率的计算值和试验值差异极大。经研究认为,对屏栅小孔采用变孔径设计,是降低当束流处于欠聚焦或过聚焦状态下,CEX离子造成加速栅孔和减速栅孔刻蚀速率,并提升推力器工作寿命的有效措施。     

InP在两种化学腐蚀系统中的腐蚀特性

本文研究了各种浓度的Br2:CH3OH和Br2:HBr:H2O两种腐蚀系统分别对用负性KPP和正性AZ1350J光致光刻胶直接掩蔽[001]InP的腐蚀特性。分别给出了腐蚀速率与溴浓度,腐蚀深度与时间的关系曲线。同时从结晶学角度定性解释了腐蚀速率与溴浓度,腐蚀方向与腐蚀图形的依赖关系。