深硅刻蚀通是MEMS器件中重要的一环,其中使用较广的是Bosch工艺,Bosch工艺的基本原理是在刻蚀腔体内循环通入SF6和C4F8气体,SF6在工艺中作为刻蚀气体,C4F8作为保护气体,C4F8在腔体内被激发会生成CF2-CF2高分子薄膜沉积在刻蚀区域,在SF6和RFPower的共同作用下,底部的刻蚀速率高于侧壁,从而对侧壁形成保护,这样便能实现高深宽比的硅刻蚀,通常深宽比能达到40:1。离子束蚀刻 (Ion beam etch) 是一种物理干法蚀刻工艺。由此,氩离子以约1至3keV的离子束辐射到表面上。刻蚀温度越高,固体与气体之间的反应速率越快,刻蚀速率越快;但也可能造成固体的热变形、热应力、热扩散。佛山氮化镓材料刻蚀外协
大功率激光系统通过离子束刻蚀实现衍射光学元件的性能变化,其多自由度束流控制技术达成波长级加工精度。在国家点火装置中,该技术成功制造500mm口径的复杂光栅结构,利用创新性的三轴联动算法优化激光波前相位。突破性进展在于建立加工形貌实时反馈系统,使高能激光的聚焦精度达到微米量级,为惯性约束聚变提供关键光学组件。离子束刻蚀在量子计算领域实现里程碑突破,其低温协同工艺完美平衡加工精度与量子相干性保护。在超导量子芯片制造中,该技术创新融合束流调控与超真空技术,在150K环境实现约瑟夫森结的原子级界面加工。突破性在于建立量子比特频率在线监测系统,将量子门保真度提升至99.99%实用水平,为1024位量子处理器工程化扫除关键障碍。广州湿法刻蚀氮化镓是一种具有优异的光电性能和高温稳定性的宽禁带半导体材料。
深硅刻蚀设备的主要组成部分有以下几个:反应室:反应室是深硅刻蚀设备中进行刻蚀反应的空间,它由一个密封的金属或石英容器和一个加热系统组成。反应室内部有一个放置硅片的载台,载台上有一个电极,可以通过射频电源产生偏置电压,加速等离子体中的离子对硅片进行刻蚀。反应室外部有一个感应线圈,可以通过射频电源产生高密度等离子体,提供刻蚀所需的活性物种。反应室内部还有一个气路系统,可以向反应室内送入不同的气体,如SF6、C4F8、O2、N2等,控制刻蚀反应的化学性质。
深硅刻蚀设备的缺点是指深硅刻蚀设备相比于其他类型的硅刻蚀设备或其他类型的微纳加工设备所存在的不足或问题,它可以展示深硅刻蚀设备的技术难点和改进空间。以下是一些深硅刻蚀设备的缺点:一是扇形效应,即由于Bosch工艺中交替进行刻蚀和沉积步骤而导致特征壁上出现周期性变化的扇形结构,影响特征壁的平滑度和均匀性;二是荷载效应,即由于不同位置或不同时间等离子体密度不同而导致不同位置或不同时间去除速率不同,影响特征形状和尺寸的一致性和稳定性;三是表面粗糙度,即由于物理碰撞或化学反应而导致特征表面出现不平整或不规则的结构,影响特征表面的光滑度和清洁度;四是环境影响,即由于使用含氟或含氯等有害气体而导致反应室内外产生有毒或有害的物质,影响深硅刻蚀设备的环境安全和健康;五是成本压力,即由于深硅刻蚀设备的复杂结构、高级技术和大量消耗而导致深硅刻蚀设备的制造成本和运行成本较高,影响深硅刻蚀设备的经济效益和竞争力。深硅刻蚀设备在射频器件中主要用于形成高质因子的谐振腔、高隔离度的开关结构等。
电容耦合等离子体刻蚀(CCP)是通过匹配器和隔直电容把射频电压加到两块平行平板电极上进行放电而生成的,两个电极和等离子体构成一个等效电容器。这种放电是靠欧姆加热和鞘层加热机制来维持的。由于射频电压的引入,将在两电极附近形成一个电容性鞘层,而且鞘层的边界是快速振荡的。当电子运动到鞘层边界时,将被这种快速移动的鞘层反射而获得能量。电容耦合等离子体刻蚀常用于刻蚀电介质等化学键能较大的材料,刻蚀速率较慢。电感耦合等离子体刻蚀(ICP)的原理,是交流电流通过线圈产生诱导磁场,诱导磁场产生诱导电场,反应腔中的电子在诱导电场中加速产生等离子体。通过这种方式产生的离子化率高,但是离子团均一性差,常用于刻蚀硅,金属等化学键能较小的材料。电感耦合等离子体刻蚀设备可以做到电场在水平和垂直方向上的控制,可以做到真正意义上的De-couple,控制plasma密度以及轰击能量。放电参数包括放电功率、放电频率、放电压力、放电时间等,它们直接影响着等离子体的密度、能量、温度。离子刻蚀炭材料
深硅刻蚀设备的技术发展之一是气体分布系统的改进。佛山氮化镓材料刻蚀外协
真空系统:真空系统是深硅刻蚀设备中用于维持低压工作环境的系统,它由一个真空泵、一个真空计、一个阀门等组成。真空系统可以将反应室内的压力降低到所需的工作压力,一般在0.1-10托尔之间。真空系统还可以将反应室内产生的副产物和未参与反应的气体排出,保持反应室内的气体纯度和稳定性。控制系统:控制系统是深硅刻蚀设备中用于监测和控制刻蚀过程的系统,它由一个传感器、一个控制器、一个显示器等组成。控制系统可以实时测量和调节反应室内的压力、温度、气体流量、电压、电流等参数,以保证刻蚀的质量和性能。控制系统还可以根据不同的刻蚀需求,设置不同的刻蚀程序,如刻蚀时间、循环次数、气体比例等。佛山氮化镓材料刻蚀外协