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1、------------------------------------------------------------------------------------------------ICP刻蚀技术及其在光电子器件制作中的应用第2期2003年6月微细加工技术MICROFABRICATIONTECHNOLOGY№.2Jun.2003文章编号:1003Ο8213(2003)02Ο0021Ο08樊中朝,余金中,陈少武(中国科学院半导体研究所,北京100083)摘要:简单介绍了ICP(inductivelycoupledplasma)刻蚀设备的结构和
2、刻蚀机理,报道了ICP刻蚀硅、二氧化硅和Ⅲ-Ⅴ族材料的一些最新进展,重点介绍ICP刻蚀技术在光电子器件制作方面的进展和应用前景。关 键 词:刻蚀;电感耦合等离子体;光电子器件中图分类号:TN305.7文献标识码:A1 引言分,,它与其它微细加工技术一样,取得了迅速的发展。从总体上来说,刻蚀(有掩模刻蚀)可分为干法刻蚀和湿法刻蚀两种,初期的刻蚀以湿法刻蚀为主,但随着器件制作进入微米、亚微米时代,湿法刻蚀由于其本身固有的缺点,越来越不能满足科研和生产的需要,同时干法刻蚀技术取得了很大进展,所以湿法刻蚀逐渐被以等离子体技术为基础的—————————————
3、—————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------干法刻蚀取代。不同于以化学方法去除不需要部分薄膜的湿法刻蚀,干法刻蚀一般为通过物理作用和化学作用相结合的办法来去除被刻蚀的薄膜,因此刻蚀具有各向异性,这就可以从根本上改善湿法所固有的横向钻蚀问题,从而满足微细线条刻蚀的要求。在干法刻蚀技术三十多年的发展过程中,随着对刻蚀机理的研究和经验 收稿日期:2003Ο03
4、Ο04;修订日期:2003Ο03Ο15备,但基本上都是在等离子体刻蚀(PE)和离子束刻蚀(IBE)的基础上发展起来的,比较常用的至少有十几种。干法刻蚀技术发展到今天,各种高密度等离子体(HDP)刻蚀技术已经被广泛应用,其中ICP刻蚀技术具有刻速快、选择比高、各向异性高、刻蚀损伤小、大面积均匀性好、刻蚀断面轮廓可控性高和刻蚀表面平整光滑等优点,并且ICP与ECR刻蚀设备相比,具有结构简单、外形小、操作简便、便于自动控制、适合大面积基片刻蚀等一系列优点。近年来,ICP刻蚀技术被广泛应用在硅、二氧化硅、Ⅲ-Ⅴ族化合物等材料的刻蚀上,取得了很好的刻蚀效果,可
5、以满足制作超大规模集成电路、MEMS、光电子器件等各种微结构器件的要求。2 ICP刻蚀技术ICP刻蚀技术能获得良好的刻蚀效果, 基金项目:国家自然科学基金资助项目(69896260,69990540);973资助项目(G20000366) 作者简介:樊中朝(1976-),男,河北省行唐县人,在读博士生,主——————————————————————————————————————-------------------------------------------------------------------------------------
6、-----------要从事Si基光电子和半导体光电子集成方面的研究。22微细加工技术2003年是与其等离子体产生机制、刻蚀设备、刻蚀机理以及对刻蚀参数的优化分不开的。2.1 ICP刻蚀设备的结构及其特点如图1所示为Alcatel公司的ICP刻蚀设下,避免了水汽等有害气体进入刻蚀腔。ICP刻蚀设备用分立的射频电源控制等离子体密度和离子轰击能量,为优化刻蚀工艺参数创造了条件;高效率的电感耦合等离子体产生模式可以获得高密度的活性粒子,为得到高刻蚀速率奠定了基础;设备可以在低气压下维持稳定的辉光放电,这保证了离子轰击的方向性和刻蚀的均匀性。这些对于大面积亚
7、微米陡直刻蚀十分有利。通过自动匹配网络调控射频电源和对抽速以及流量的自动控制,可以实现刻蚀过程的自动化控制。2.2 ICP刻蚀的基本机理ICP。:,、亚稳态粒子、原子等以及它们之间的化学相互作用;其二是这些活性粒子与基片固体表面的相互作用。主要的物理过程是离子对基片表面的轰击。这里的物理轰击作用不等同于溅射刻蚀中的纯物理过程,它对化学反应具有明显的辅助作用,——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------
8、------------------------------------它可以起到打断化学键、引起晶格损伤、
