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利用感应耦合等离子体制备微/纳米柱用于微纳技术
摘要： 本文研究了电子束抗蚀剂（包括负性和正性）以及纳米颗粒掩模和硬掩模的等离子体刻蚀掩模转移特性。通过电感耦合等离子体深反应离子刻蚀（ICP-DRIE）系统，采用Bosch工艺和类Bosch工艺，在不同等离子体刻蚀化学环境下制备了多种微米级和纳米级结构，并对其进行了表征。本工作提出的掩模转移方案具有更好的灵活性和成本效益。研究重点分析了刻蚀形貌与等离子体刻蚀工艺及特征尺寸的关系，特别展示了刻蚀长度达10微米、直径280纳米的纳米柱结构——该结构具有优异的高宽比（>30）、超过100:1的选择性以及令人满意的垂直形貌。
关键词： 等离子体刻蚀、微柱、高深宽比、电感耦合等离子体-深反应离子刻蚀、纳米柱、选择性
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有可控纳米结的空心多孔金纳米壳，用于高度可调的等离子体共振及表面增强拉曼散射中的强场增强
摘要： 具有纳米间隙的等离子体金属纳米结构因其可控的光学特性和可用于多种应用的强电磁场而备受关注，但在三维纳米结构中精确可靠地控制纳米间隙仍是一项重大挑战。本研究报道了通过简便的氧等离子体刻蚀工艺调控中空多孔金纳米壳（HPAuNS）结构的纳米连接点，以及纳米间隙变化对HPAuNSs光学特性和传感性能的影响。通过调节金烧结程度，我们展示了不同纳米连接点的HPAuNS结构在局域表面等离子体共振（LSPR）峰和罗丹明6G（R6G）表面增强拉曼散射（SERS）检测方面的高可调性。随着纳米连接点颈部区域进一步烧结，由于粒子间连接点电导率增加导致电荷转移等离子体模式比偶极等离子体模式更占主导，主LSPR峰从785 nm红移至1350 nm并伴随展宽。此外，研究证明增强纳米连接点颈部的锐度可使HPAuNS的SERS增强因子最高提升4.8倍，这种增强源于粒子间连接点更尖锐的纳米间隙中更强的局部电磁场。HPAuNSs中纳米连接点结构的微妙变化会显著影响其光谱特性和电磁场强度，这对基于SERS的分析传感器实际应用及多波长兼容应用至关重要。
关键词： 烧结、等离子体刻蚀、纳米多孔金、纳米裂隙结、表面增强拉曼散射、等离激元纳米结构
更新于2025-09-16 10:30:52
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感应耦合等离子体加工腔室中等离子体参数的三维测量
摘要： 感应耦合等离子体（ICP）广泛应用于材料加工和微电子制造领域。然而其电磁特性尚未得到充分表征。为此，我们针对工业级微电子刻蚀用反应器中氩气维持的ICP，进行了磁场、电子密度及电子温度的全三维（3D）时变测量。这些测量数据与建模结果进行了对比验证。该等离子体由平面线圈在2MHz频率下脉冲供电产生。在脉冲H模阶段，我们使用三轴磁探针以2纳秒时间间隔，在整个等离子体体积的15,366个空间点位进行了磁场测量，同时采用扫描式朗缪尔探针测定相同位置的等离子体参数。通过96GHz干涉仪获得的线积分密度对等离子体密度测量进行了校准。 在单个射频（RF）周期内，由B(??, t)推导的三维电流密度最初在线圈正下方达到最大值，随后向下移动至腔室中心。电流等值面呈现近似对称的环状结构。我们推导出总电场、空间电荷场和感应电场，并据此计算了耗散功率、等离子体电流及坡印廷通量。计算机模拟实验复现了这种相位依赖行为。补充材料中提供了展示时变三维测量的动态影像。
关键词： 等离子体刻蚀、电子密度、磁场、电子温度、微电子制造、感应耦合等离子体
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第20届微纳技术与电子器件青年专家国际会议(EDM) - 俄罗斯阿尔泰共和国埃尔拉戈尔 (2019.6.29-2019.7.3)] 2019年第20届微纳技术与电子器件青年专家国际会议(EDM) - 基于等离子体刻蚀的InP基光学波导结构制备技术发展
摘要： 本文介绍了在氯气/氩气混合气体中添加氮气和氧气的电感耦合等离子体条件下，对InP基结构进行等离子体刻蚀的工艺开发结果?？淌床捎玫柩谀＝?。文中展示了工艺参数对刻蚀速率、形成元件的形貌及表面粗糙度的影响关系。利用开发的刻蚀工艺制备了光波导结构元件。
关键词： 磷化铟，等离子体刻蚀，光电子学
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于鳍式金属氧化物半导体场效应晶体管架构中n沟道集成的In<sub>0.53</sub>Ga<sub>0.47</sub>As薄膜低损伤图案化技术
摘要： 将InGaAs集成作为鳍式场效应晶体管架构中的沟道材料时，面临的挑战之一是如何实现具有纳米级精度、垂直侧壁且表面无损伤的III-V族鳍状结构图案化。本研究提出一种两步刻蚀工艺，可各向异性地刻蚀薄层InGaAs材料并最大限度减少损伤。该工艺第一步通过低压He/O2等离子体产生的轻离子注入，在限定溅射条件下对特定厚度的InGaAs表面进行改性——材料改性深度可通过离子能量精确控制，并随处理时间趋于饱和，使该步骤具有自限特性。第二步采用水基HF溶液选择性去除改性氧化层（相对于未改性InGaAs层具有无限选择性）。通过循环实施这两步工艺，配合SiN硬掩模实现了InGaAs薄膜刻蚀与图案化。全面实验表明：每轮两步工艺循环可稳定去除5.7nm固定厚度的InGaAs，而SiN薄膜无损耗；处理后InGaAs表面粗糙度保持不变，但因III-As半导体与酸液的湿法化学反应导致砷元素富集，表面化学计量比略有劣化。图案化结果显示：采用该两步工艺循环可将SiN硬掩模图形转移至InGaAs层，每次循环消耗的InGaAs厚度稳定且侧壁表面损伤较低，但由于掠射角优先溅射导致SiN硬掩模横向损耗，最终形成锥形InGaAs轮廓。
关键词： 鳍式场效应晶体管、原子层刻蚀、化学计量比、等离子体刻蚀、铟镓砷、表面损伤
更新于2025-09-10 09:29:36
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大面积三维光子晶体膜：单次制备工艺及嵌入式平面缺陷的应用
摘要： 三维光子晶体（3D PhCs）能实现全空间维度的光操控，但其实际应用仍面临制备工艺的挑战。本文提出一种简易的三维硅基简单立方（SC）晶格结构光子晶体制备方法，在近红外波段约1100纳米处呈现完整光子带隙。该工艺采用标准深紫外步进光刻技术，配合单次改进型等离子体刻蚀流程。通过在三维结构刻蚀结束时引入直接干法释放步骤，所制备的三维光子晶体可解耦并以薄膜形式转移至玻璃、聚合物甚至工程化表面基底等其他载体上。实验证明该薄膜厚度约2微米，尺寸可达数毫米量级。在阻带频率处观测到高反射率，且刻蚀过程中引入的平面缺陷形成了线宽仅约30纳米的光学共振模式。该结构构成光学带通滤波器，可作为有机溶剂传感器使用。
关键词： 硅、三维光子晶体、平面腔体、等离子体刻蚀、DREM工艺
更新于2025-09-10 09:29:36
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CMOS器件实现的等离子体刻蚀工艺 || 栅极图形化的等离子体刻蚀挑战
摘要： 栅极电极的图形化是晶体管制造的关键步骤。多年来，掺杂多晶硅（pSi）一直被用作栅极金属，而二氧化硅则作为栅极介质。在沉积SiO2和pSi后，通过常规光刻和等离子体刻蚀（分别见第3章和第2章）对栅极进行图形化。每一代技术节点中，栅极长度和栅极介质厚度都在不断减小。然而当栅极氧化层厚度降至几纳米以下时，隧穿电流会显著增加。此外，高性能CMOS电路需要利用P型和N型晶体管间栅极金属的不同功函数特性。基于这些原因，标准的掺杂pSi/SiO2结构逐渐转向双金属（N/P型晶体管采用不同金属）高k介质结构。最初通过pSi的不同掺杂实现双金属结构，如今则通过在N/P型晶体管间集成不同金属材料来实现。高k介质最初基于SiON/SiO2层，后来发展为铪基介质（如HfO2、HfSiON等）。
关键词： 高介电常数介质、晶体管制造、等离子体刻蚀、栅极图形化、金属栅极
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || 氧化镓的干法刻蚀
摘要： 在制造紫外日盲光电探测器、各类晶体管及传感器等器件时，通常需要对Ga2O3进行图形化处理[1,2]。该工艺通过使用介质或光刻胶掩模保护有源区，对半导体材料进行刻蚀实现。刻蚀工艺主要分为两大类：液相刻蚀（即湿法刻蚀）和气相刻蚀（当采用等离子体提供反应粒子时称为干法刻蚀）[3]。刻蚀工艺可根据速率、选择性、均匀性、方向性（各向同性或各向异性）、表面质量及重复性等参数分类[3]。所有刻蚀过程都包含三个基本环节：(i) 刻蚀粒子向待刻蚀表面迁移；(ii) 发生化学反应生成可溶于周围介质的化合物；(iii) 副产物从刻蚀区域移除，使新鲜刻蚀剂能接触表面。其中(i)和(iii)通常统称为扩散过程（尽管可能存在对流现象）。这些环节中最缓慢的步骤主要决定了刻蚀速率，该速率可能受扩散限制或化学反应限制。
关键词： 反应离子刻蚀、感应耦合等离子体、氧化镓、等离子体刻蚀、干法刻蚀
更新于2025-09-09 09:28:46
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常压下八氟环丁烷等离子体射流对硅刻蚀的气体效应研究
摘要： 采用电容耦合射频双管等离子体放电射流进行刻蚀工艺。通过常压等离子体源通入氩气载气，八氟环丁烷（C4F8）刻蚀气体注入等离子体中。在晶体硅衬底上进行刻蚀实验，分析了刻蚀特性，刻蚀速率变化趋势显示其对C4F8气体流量和氧气的添加存在依赖性。当等离子体功率为100 W、C4F8气体流量为250 sccm时，获得最佳刻蚀速率7.2 μm/min。表面形貌检测显示了该常压等离子体射流处理下的刻蚀形貌。该等离子体技术可为无腔室干法刻蚀工艺带来突破。
关键词： 等离子体刻蚀，大气压等离子体，八氟环丁烷，晶体硅
更新于2025-09-04 15:30:14