反应离子刻蚀ZnTe的THz辐射和探测研究

运用电光采样技术揭示了反应离子刻蚀（RIE）ZnTe晶体表面THz辐射的光学整流产生机制， 观察到0.25 ps的THz场分布.通过比较刻蚀前后以及不同刻蚀条件下ZnTe样品在不同激发功 率下的THz辐射强度，发现由于反应离子刻蚀破坏了ZnTe样品表面的有序性，晶体的电光系 数随射频功率的增加而减小.借助于计算不同刻蚀条件下ZnTe晶体的频率响应函数，分析了 随射频功率增加ZnTe晶体响应频谱展宽的现象. 关键词： THz辐射 反应离子刻蚀 ZnTe     

超导Nb薄膜的RIE刻蚀与表征

反应离子刻蚀(RIE)是超导器件制备中重要工艺流程之一.本文介绍了利用RIE对超导Nb薄膜进行刻蚀时通过调节刻蚀参数来调控薄膜侧壁的边缘倾角.由于Nb薄膜刻蚀的边缘倾角主要取决于Nb薄膜和光刻胶的刻蚀速率比,因此我们通过在RIE反应气体CF_4中添加不同比例的氧气,同时调节流量、功率等其他刻蚀参数,获得不同的刻蚀速率和边缘倾角.我们利用SEM对刻蚀后的Nb线条进行表征,从而获得边缘倾角随不同氧气配比的变化曲线.本工作对于Nb基SQUID等多层平面器件的制备具有较大意义.通过控制Nb薄膜的边缘倾角可以改善层间线条交叠部分的有效过渡,而较陡直的超导薄膜边缘有利于降低磁通钉扎几率,从而改善SQUID低频噪声性能.     

氩离子刻蚀对高温超导YBCO薄膜物理特性的影响

本文研究了高温超导薄膜表面经氩离子不同程度刻蚀后其物理性能的变化,并采用离子刻蚀的方法设计制备了一个四节超导滤波器.YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜表面经氩离子适当厚度刻蚀后的测试结果表明,薄膜的零电阻超导临界温度Tc随刻蚀时间适当的增加而提高,但过度刻蚀会带来电阻率的增大及转变宽度加宽.经SEM观测,刻蚀后薄膜表面的颗粒减少,趋于平整,通过XRD分析,离子刻蚀使薄膜晶格常数c发生了变化,同时测得超导薄膜的临界电流密度Jc基本保持不变.这一工作表明氩离子刻蚀对薄膜的氧含量及氧分布有一定的调控作用,并能提高薄膜的平整度,而且用此工艺制备出的超导滤波器显示出良好的微波特性,各项指标均达到了设计要求.这些研究对高温超导薄膜在微波电路中的应用提供了有利的帮助.     

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.     

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.     

人工裁剪制备石墨纳米结构

采用不同的方法裁剪高定向热解石墨（HOPG），制备纳米尺寸的石墨条.首先,发现用聚焦离子束（镓离子）刻蚀高定向热解石墨，可以得到边缘整齐程度在几十纳米的石墨条,另外,用 电子束曝光和反应离子刻蚀的工艺，可以得到最小尺寸为50 nm的纳米石墨图型 (nano-size d graphite pattern,纳米尺寸的多层石墨结构).采用了三种不同的方案制备反应等离子刻 蚀过程中需要的掩膜，分别是PECVD生长的SiO₂掩膜，磁控溅射的方法生长的Si O₂掩膜和PMMA光刻胶掩膜，并将三种方案的刻蚀结果做了对比. 关键词： 高定向热解石墨 聚焦离子束刻蚀 电子束曝光 反应离子刻蚀     

基于直接胶体晶体刻蚀技术的高度有序纳米硅阵列的尺寸及形貌控制

以自组装单层胶体小球阵列为掩模，采用直接胶体晶体刻蚀技术在硅表面制备二维有序尺寸可控的纳米结构.在样品制备过程中，首先通过自组装法在硅表面制备了直径200nm的单层聚苯乙烯(PS)胶体小球的二维有序阵列；然后对样品直接进行反应离子刻蚀(RIE)，以氧气为气源，利用氧等离子体对聚苯乙烯小球和对硅的选择性刻蚀作用，通过改变刻蚀时间，制备出不同尺寸的PS胶体小球的有序单层阵列；接着以此二维PS胶体单层膜为掩模，以四氟化碳为气源对样品进行刻蚀；最后去除胶体球后得到二维有序的硅柱阵列.SEM和AFM的测量结果表明：改变氧等离子体对胶体球的刻蚀时间和四氟化碳对硅的刻蚀时间，可以控制硅柱的尺寸以及形貌，而硅柱阵列的周期取决于原始胶体球的直径. 关键词： 胶体晶体刻蚀 纳米硅柱阵列     

多晶硅片反应离子刻蚀制绒后扩散工艺的匹配性

研究了多晶硅片在反应离子刻蚀制绒后与扩散工艺的匹配性.在相同的扩散工艺下,反应离子刻蚀制绒后硅片的方块电阻值比酸制绒工艺硅片的方块电阻值高3～11 Ω/□,而且其方块电阻不均匀度值约为普通酸制绒工艺硅片的方块电阻不均匀度值的80％.测试了反应离子刻蚀制绒后多晶硅太阳能电池的外量子效率,其外量子效率在340～1 000 nm波段范围与酸制绒多晶硅太阳能电池相比提高了约10％.对反应离子刻蚀制绒电池的电性能进行了分析,提出了与反应离子刻蚀制绒工艺匹配的高方阻扩散工艺.通过优化调整扩散工艺气体中的小氮和干氧流量,获得了在80 Ω/口方块电阻下,反应离子刻蚀制绒多晶硅电池的光电转换效率提升至17.51％,相对于酸制绒多晶硅电池的光电转换效率提高了0.5％.     

Al/AlO_x/Al超导隧道结的制备工艺研究

研究了在高阻硅衬底上Al/AlO x/Al隧道结的制备技术,采用电子束蒸发制备Al/AlO x/Al三层材料,湿法刻蚀制备底电极和上电极以及电路连线,PECVD法生长绝缘层(SiO2)保护超导隧道结,RIE刻蚀上电极窗口。在400mK温度下测量了Al/AlO x/Al隧道结样品,得到了较好的隧道结I-V曲线,能隙电压Vg为0.325mV,超导临界电流I c为55nA,漏电流为5nA。     

Nb/A1-AlO_X/Nb隧道结的制备研究

通过改进RIE的刻蚀工艺和绝缘层的生长工艺,在SiO2/Si衬底上制备出了性能良好的超导Nb/A1-AlOX/Nb隧道结。采用CF4作为刻蚀气体,降低了RIE对结势垒层和衬底SiO2层的刻蚀。使用PECVD生长绝缘层SiO2,改善了绝缘性能,从而降低了隧道结的漏电流。     

衍射光学元件的反应离子束蚀刻研究

本文提出了一种制作衍射光学元件的新方法——-反应离子束蚀刻法.对此技术研究的结果表明:反应离子束蚀刻法具有高蚀刻速率、蚀刻过程各向异性好、蚀刻参数控制灵活等特点,对于衍射光学元件和微光学元件的精细结构制作十分有利.本文详细总结了反应离子束蚀刻过程中各工艺参数对蚀刻速率的影响,并在红外材料上制作了Dammann分束光栅.     

Microstructure array on Si and SiOx generated by micro-contact printing, wet chemical etching and reactive ion etching

A method, combining micro-contact printing (μCP), wet chemical etching and reactive ion etching (RIE), is reported to fabricate microstructures on Si and SiOx. Positive and negative structures were generated based on different stamps used for μCP. The reproducibility of the obtained microstructures shows the methodology reported herein could be useful in Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS), optical and biological sensing applications.     

NbN/AlN/NbN超导隧道结的制备工艺

研究了在MgO基片上制备NbN/AlN/NbN结的工艺,NbN和AlN的制备分别采用直流磁控溅射和交流磁控溅射。为了得到良好特性的隧道结,首先要在高真空反应室里沉积三层膜结构,经过光刻和反应离子刻蚀,得到底电极和桥区的三层结构图形。再经过第二步光刻和刻蚀,仅保留底电极最下层的NbN,得到结区的三层结构图形,并覆盖AlN绝缘层。经过Lift-off工艺,洗去结区上的光刻胶,最后沉积上电极。使用四端子方法对制备的隧道结进行了一系列测量,特别是在高频(THz)下的响应。     

The effect of hydrogen as an additive in reactive ion etching of GaAs for obtaining polished surface

The effect of hydrogen on the reactive ion etching (RIE) of GaAs in the CF₂Cl₂ plasma is discussed. The addition of hydrogen into the reaction mixture improves the sharpness of etch borders; the etched surface is smooth for etching depth > 1 μm, etching rate is time-constant.     

Atomic force microscopy investigation of surface roughness generated between SiO2 micro-pits in CHF3/Ar plasma

The present paper investigates the surface roughness generated by reactive ion etching (RIE) on the location between silicon dioxide (SiO₂) micro-pits structures. The micro-pit pattern on polymethyl methacrylate (PMMA) mask was created by an electron beam lithography tool. By using PMMA as a polymer resist mask layer for pattern transfer in RIE process, the carbon (C) content in etching process is increased, which leads to decrease of F/C ratio and causes domination of polymerization reactions. This leads to high surface roughness via self-organized nanostructure features generated on SiO₂ surface which was analyzed using atomic force microscopy (AFM) technique. The etching chemistry of CHF₃ plasma on PMMA masking layer and SiO₂ is analyzed to explain the polymerization. The surface root-mean-square (RMS) roughness below 1 nm was achieved by decreasing the RF power to 150 W and process pressure lower than 10 mTorr.     

Deep SiC etching with RIE

SiC is currently an important topic in power devices. This new technology leads to lower power losses, faster switching, and higher working temperature. The design of SiC power devices requires the integration of edge termination techniques to obtain a high blocking voltage. The mesa structure approach is one well-established method. It could be used alone or in combination with a Junction Termination Extension (JTE). The mesa consists of a structure that removes material around the pn-junction. Due to the strong Si–C bonds, conventional chemical–wet etching solutions are inefficient on SiC, so plasma methods are required to etch SiC.The presented work is based on the use of an RIE reactor with an SF₆/ O₂ plasma. Its geometry structure and parameters were optimized. An etch rate of 0.35 μm/min was obtained without any trenching phenomenon. Trenches deeper than 10 μm deep were realized with a nickel etching mask that shows a high selectivity. AFM analysis revealed an etched surface as smooth as the initial one.     

化学腐蚀法制作SERS活性衬底

本文给出一种简便的方法——化学腐蚀法,用来制备具有SERS活性的衬底。用这种方法制作的银片衬底,增强因子最大为4×10⁴,而且其SERS特性与腐蚀剂、腐蚀时间有关。同经氧化-还原过程垂处理之银片用化学沉积法制得的眼镜相比较,化学腐蚀之银片衬底增强效果较差。     

The comparison of reactive ion etching and plasma etching in a parallel-plate reactor

Reactive ion etching (RIE) and plasma etching (PE) of different materials (GaAs, Si₃N₄ SiO₂ and photoresist Microposit 1350 H) in freon 116 are compared in the present article. The importance of ion bombardment for the etching rate is evident from the experimental results. GaAs is etched only by RIE due to ion milling, the etching rates of Si₃N₄ and SiO₂ are 4 to 5 times higher by RIE than PE.     

熔石英再沉积层结构的纳米级表征和杂质分析

利用原子力显微镜观察熔石英不同蚀刻时间的表面形貌,结合二次离子质谱分析,研究了熔石英的再沉积层结构和杂质分布。结果表明,熔石英表面深度10nm的再沉积层内存在大量微裂纹和杂质,经蚀刻展开形成nm级划痕和坑点,其分布随着深度增加呈指数衰减。根据nm级划痕密度、宽深比随蚀刻深度变化的规律,估算出再沉积层厚度,估算结果与二次离子质谱测得的杂质嵌入深度基本一致。杂质元素嵌入深度与抛光微裂纹分布特征的关联性表明,杂质很有可能藏匿在抛光微裂纹中。