ICP刻蚀InGaAs的微观损伤机制研究

为获得低损伤、稳定性好的感应耦合等离子体（ICP）刻蚀InGaAs探测器台面成型工艺,采用Raman光谱技术和X射线衍射（XRD）技术,初步研究了Cl2/N2气氛刻蚀InGaAs的主要损伤机制,确定以晶格缺陷损伤为主;并采用微波反射光电导衰退（-PCD）法对不同处理工艺下表面的缺陷损伤进行了表征和分析,结果表明刻蚀表面湿法腐蚀和硫化的方法可在一定程度上减小表面的缺陷损伤和断键,但是存在一些深层次的缺陷。     

P-GaN ICP刻蚀损伤研究

运用Cl2/N2等离子体系统,系统研究了ICP刻蚀中ICP功率、RF功率、反应室压力和Cl2百分比对p型GaN材料的物理表面形貌和欧姆接触特性的影响.原子力显微镜显示,在文中所用的刻蚀条件范围内,刻蚀并没有引起表面形貌较大的变化,刻蚀表面的均方根粗糙度在1.2nm以下.结果还显示,已刻蚀p-GaN材料的电特性与物理表面形貌没有直观联系,刻蚀后欧姆接触特性变差更多地是因为刻蚀中浅施主能级的引入,使表面附近空穴浓度降低所致.     

ICP刻蚀GaP研究及对LED性能的影响

深入研究了GaP材料在高密度感应耦合等离子体刻蚀系统中刻蚀选择比和刻蚀速率随刻蚀系统的源功率、射频功率、腔室压强的变化规律,即通过改变其中一个参数而保持其它参数不变来得出变化规律;同时将刻蚀GaP材料应用到红光LED制作,即电流阻挡层和表面粗化这两种工艺中,通过大量试验,得到了刻蚀形貌和最优的刻蚀条件,制作阻挡层的最优条件为:BCl3流量比为3/1,ICP功率为600W,RF功率为100W,腔室压强为1.0×10-2Pa;表面粗化时只用BCl3气体刻蚀,表面粗化后LED的光强提高了30%。     

SiC ICP背面通孔刻蚀研究

介绍了利用ICP设备,使用SF6基气体对4H-SiC衬底进行背面通孔刻蚀的技术。研究了金属刻蚀掩模、刻蚀气体中O2含量的变化、反应室压力、RF功率和ICP功率等各种条件对刻蚀结果产生的影响,重点对刻蚀气体中O2含量和反应室压力两个条件进行了优化。通过对刻蚀结果的分析,得出了适合当前实际工艺的优化条件,实现了厚度为100μm、直径为70μm的SiC衬底GaN HEMT和单片电路的背面通孔刻蚀,刻蚀速率达700nm/min,SiC和金属刻蚀选择比达到60∶1。通过对工艺条件的优化,刻蚀出倾角为75°～90°的通孔。     

ICP刻蚀机反应腔室气流仿真研究

感应耦合等离子体(ICP)刻蚀机反应腔室的气流分布是影响等离子体分布与刻蚀工艺均匀性的重要原因之一.使用商业软件CFD-ACE 中的连续流体与热传递模型,对反应腔室中气流分布进行了仿真研究,讨论了不同质量流量(50～250 cm3/min)入口条件下电极表面附近气压分布情况,同时讨论了不同腔室高度(H=0.08,0.12,0.14m)对气流分布均匀性的影响.研究发现电极表面附近气压分布呈现中心高边缘低的特征,并随入口质量流量的增加而升高;气流分布均匀性随腔室高度增加而有所提高,而同时平均密度却会下降.通过对比发现3D与2D模型仿真结果基本一致.     

ICP刻蚀技术在MEMS器件制作中的应用

简单介绍了ICP刻蚀系统和刻蚀原理。通过实验分析了ICP刻蚀SiO2和Cr时,刻蚀速率随相关工艺参数变化而变化的几点规律。同时给出了用ICP刻蚀出的MEMS传感器Si基腔的表面形貌图和Cr电阻的显微镜照片。     

Cl2/Ar/BCl3ICP刻蚀AlGaN的研究

感应耦合等离子体（ICP）刻蚀在AlGaN基紫外探测器台面制作中起着重要作用。在对比了ICP与RIE，ECR等干法刻蚀技术优缺点的基础上，采用Ni作为掩膜，Cl2/Ar/BCl3作为刻蚀气体，对金属有机化学气相淀积生长的n-Al0.45Ga0.55N进行了ICP刻蚀研究。刻蚀速率随着ICP直流偏压的增加而增加，刻蚀速率随着ICP功率的增加先增加较快后增加缓慢。最后结合刻蚀表面的扫描电镜（SEM）分析和俄歇电子能谱（AES）深度分析对刻蚀结果进行了讨论。分析表明，在满足刻蚀表面形貌的同时，较低的直流偏压下刻蚀速率较慢，但损伤较小，这对于制备高性能的紫外探测器是有利的。     

ICP技术在化合物半导体器件制备中的应用

介绍了ICP刻蚀工艺技术原理和在化合物半导体器件制备中的应用,包括ICP刻蚀技术中的低温等离子体的形成机理、等离子体与固体表面的相互作用等,并对影响ICP刻蚀结果的因素进行了分析.研究了不同的工艺气体配比、腔体工作压力、ICP源功率和射频源功率对刻蚀的影响,并初步得到了一种稳定、刻蚀表面清洁光滑、图形轮廓良好、均匀性较好和刻蚀速率较高的干法刻蚀工艺.     

ICP刻蚀在GaAs p-i-n工艺中的应用

基于GaAs p-i-n器件的制造工艺,介绍了器件制造过程中关键工艺步骤p-i层的去除方法,并总结分析了在p-i层去除过程中不同的方法对工艺结果造成的影响。分别采用了湿法腐蚀和干法刻蚀的方法制作了器件,结果表明采用湿法腐蚀的方法去除p-i层时,由于腐蚀的各项异性造成的影响无法消除,会影响器件的性能。阐述了影响干法刻蚀的设备因素和工艺因素,讨论分析了不同的气体、腔体的真空度以及不同的功率对最终结果的影响。最终得到刻蚀均匀、稳定的干法刻蚀条件,将ICP干法刻蚀工艺引入GaAs p-i-n器件制造。     

Cl_2/Ar/BCl_3ICP刻蚀AlGaN的研究

感应耦合等离子体(ICP)刻蚀在AlGaN基紫外探测器台面制作中起着重要作用。在对比了ICP与RIE,ECR等干法刻蚀技术优缺点的基础上,采用Ni作为掩膜,Cl2/Ar/BCl3作为刻蚀气体,对金属有机化学气相淀积生长的n-Al0.45Ga0.55N进行了ICP刻蚀研究。刻蚀速率随着ICP直流偏压的增加而增加,刻蚀速率随着ICP功率的增加先增加较快后增加缓慢。最后结合刻蚀表面的扫描电镜(SEM)分析和俄歇电子能谱(AES)深度分析对刻蚀结果进行了讨论。分析表明,在满足刻蚀表面形貌的同时,较低的直流偏压下刻蚀速率较慢,但损伤较小,这对于制备高性能的紫外探测器是有利的。     

ICP刻蚀对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响

采用AZ1500光刻胶作为掩模对GaAs和InP进行ICP刻蚀,研究了刻蚀参数对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响。结果表明,光刻胶的碳化变性与等离子体的轰击相关,压强、ICP功率和RF功率的增加以及Cl2比例的减小都会加速光刻胶的碳化变性,Cl2/Ar比Cl2/BCl3更易使光刻胶发生变性。对于GaAs样品刻蚀,刻蚀气体中Cl2含量越高,刻蚀图形侧壁的横向刻蚀越严重。Cl2/BCl3对GaAs的刻蚀速率比Cl2/Ar慢,但刻蚀后样品的表面粗糙度比Cl2/Ar小。刻蚀InP时的刻蚀速率比GaAs样品慢,且存在图形侧壁倾斜现象。该工作有助于推动在器件制备工艺中以光刻胶作为掩模进行ICP刻蚀,从而提高器件制备效率。     

Cl2/BCl3感应耦合等离子体GaN刻蚀侧壁形貌研究

基于感应耦合等离子体干法刻蚀技术,对采用Cl2/BCl3气体组分下GaN刻蚀后的侧壁形貌进行了研究。扫描电镜(SEM)结果表明,一定刻蚀条件下,刻蚀后GaN侧壁会形成转角与条纹状褶皱形貌。进一步实验,观察到了GaN侧壁转角形貌的形成过程;低偏压功率实验表明,高能离子轰击是GaN侧壁转角与条纹状褶皱形貌形成的原因。刻蚀过程中,掩蔽层光刻胶经过高能离子一段时间轰击后,其边缘首先出现条纹状褶皱形貌,并转移到GaN侧壁上,接着转角形貌亦随之出现并转移到GaN侧壁上。这与已公开发表文献认为的GaN侧壁条纹状褶皱仅由于掩蔽层边缘粗糙所引起而非刻蚀过程中形成的解释不同。     

Model‐Based Analysis of the ZrO2 Etching Mechanism in Inductively Coupled BCl3/Ar and BCl3/CHF3/Ar Plasmas

The etching mechanism of ZrO₂ thin films and etch selectivity over some materials in both BCl₃/Ar and BCl3/CHF3/Ar plasmas are investigated using a combination of experimental and modeling methods. To obtain the data on plasma composition and fluxes of active species, global (0‐dimensional) plasma models are developed with Langmuir probe diagnostics data. In BCl3/Ar plasma, changes in gas mixing ratio result in nonlinear changes of both densities and fluxes for Cl, BCl2, and BCl2⁺. In this work, it is shown that the nonmonotonic behavior of the ZrO2 etch rate as a function of the BCl3/Ar mixing ratio could be related to the ion‐assisted etch mechanism and the ion‐flux‐limited etch regime. The addition of up to 33% CHF₃ to the BCl₃‐rich BCl3/Ar plasma does not influence the ZrO2 etch rate, but it non‐monotonically changes the etch rates of both Si and SiO2. The last effect can probably be associated with the corresponding behavior of the F atom density.     

Cl2基气体感应耦合等离子体刻蚀GaN的工艺

采用Cl2/He对GaN基片进行感应耦合等离子体刻蚀,并比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar对GaN基片进行刻蚀的优劣.实验中通过改变ICP功率、直流自偏压、气体总流量和气体组分等方式,讨论了这些因素对刻蚀速率和刻蚀后表面粗糙度的影响.实验结果表明,用Cl2/He气体刻蚀GaN材料可以获得较高的刻蚀速率,最高可达420nm/min.同时刻蚀后GaN材料的表面形貌也较为平整,均方根粗糙度(RMS)可达1nm以下.SEM图像显示刻蚀后表面光洁,刻蚀端面陡直.最后比较了相同条件下使用Cl2/He,Cl2/Ar刻蚀GaN基片的刻蚀速率、表面形貌,以及制作n型电极后的比接触电阻.     

单片InGaAs／InP PIN PD阵列

文章简要地介绍了ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ ＰＩＮ ＰＤ阵列的制作现状及其应用和发展趋势。     

基于BCl3感应耦合等离子体的蓝宝石光滑表面刻蚀

利用Ar/BCl3、Cl2/BCl3和SF6/BCl3感应耦合等离子体(ICP),研究了蓝宝石(Al2O3)材料的干法刻蚀特性.实验表明,优化BCl3含量(80%),可以提高对Al2O3衬底的刻蚀速率;在BCl3刻蚀气体中加入20%的Ar气可以在高刻蚀速率下同时获得优于未刻蚀Al2O3衬底表面的光滑刻蚀表面和较好的刻蚀侧壁,原子力显微镜(AFM)分析得到最优刻蚀平整度为0.039 nm,俄歇电子能谱(AES)分析其归一化Al/O原子比为0.94.     

基于Cl2基气体的InP/InGaAs干法刻蚀研究

对于用Cl2/Ar和Cl2/CH4/H2感应耦合等离子体(ICP)刻蚀InP/InGaAs多层膜进行了研究.发现用Cl2/Ar刻蚀InP/InGaAS时InP侧壁内切,在InP和lnGaAs界面存在侧壁不连续问题.而用Cl2/CH4/H2刻蚀时,两层侧壁是平整连续的,且刻蚀区表面的粗糙度也比较小.分析了两种气体组合的刻蚀机理,对上述实验现象给出了解释.     

俄歇复合对同质结InGaAs探测器探测率的影响

通过对InGaAs材料的俄歇(Auger)复合机制的理论分析,给出了少子寿命与材料组分、温度和载流子浓度的关系,从而得到材料参数等对InGaAs探测器的探测率影响的结果,优化材料参数和器件结构可抑制Auger复合机制,提高InGaAs探测器的探测率.     

120nm栅长晶格匹配InGaAs/InAlAs HEMTs 器件研制

利用新型的PMMA/PMGI/ZEP520/PMGI四层胶电子束光刻胶研制出一种性能卓越的T型栅,该T型栅栅头宽980纳米,栅脚宽120纳米,有效地减小了栅的寄生电阻和电容效应, 增强了器件的高频特性。利用该T型栅工艺制备出的120nm栅长晶格匹配In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As InP基HEMT器件获得了优越的直流和高频性能,电流增益截止频率和最大单向功率增益频率分别达到190 GHz 及 146 GHz。文中的材料结构和所有器件制备均为本研究小组自主研究开发。     

InGaAs光纤探测器封装及耦合效率影响因素研究

设计了InGaAs探测器芯片与多模石英光纤的耦合结构,测试了芯片耦合前后的性能变化,并分析了影响耦合效率的因素。结果表明,石英光纤与InGaAs探测器芯片可以较好地耦合。在0．9-1．7um波段,当采用与芯片尺径相当的100um光纤进行无透镜直接耦合时,耦合效率可达30％以上;当采用芯径为500岫的光纤耦合时,耦合效率可达55％以上。多模石英光纤出射端的光强呈高斯分布。随着光纤端面与芯片表面的间距偏差的增加,高斯分布曲线的半宽值增大,光束逐渐发散。芯片与光纤的对准偏差对耦合效率的影响很大,其中对横向偏移量的依赖性最强。