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光子晶体用硅中圆柱形纳米孔的深反应离子蚀刻

jf_01960162 来源:jf_01960162 作者:jf_01960162 2023-04-14 14:26 次阅读

引言

反应离子蚀刻 (RIE)是一种干法蚀刻工艺,与半导体工业中使用的互补金属氧化物半导体(CMOS)方法兼容。在不希望湿法蚀刻造成金属污染或湿法蚀刻无法提供所需方向性的情况下,RIE通常用于从基板上去除硅。RIE使用与硅反应形成挥发性物质的活性气体,挥发性物质被抽走,从而去除硅。该反应是准各向同性的,因为硅的去除通常在所有方向几乎均等地发生。由于在创建纳米孔或沟槽等高纵横比结构时不希望出现各向同性,因此需要额外的步骤来使蚀刻工艺各向异性。

实验

为了测试不同的蚀刻参数,蚀刻和分析了所谓的“easycleave”结构。如图1所示,Easycleave 是一块1 cm x 2 cm 的硅晶片,带有50 nm 厚的带有孔阵列的铬蚀刻掩模。孔径在原始晶格的轴之间以84.5°的角度排列。这种非 90° 角确保沿着晶圆晶面的切割总是会穿过一些孔隙,因此得名 easycleave。蚀刻掩模由11种不同直径的圆形孔阵列组成。对于每个直径,最多有7个不同孔间距的阵列。因此,easycleave掩模提供了广泛的结构参数来严格测试蚀刻程序和参数。(江苏英思特半导体科技有限公司)

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图1。一个易切割样品的扫描电镜图像

由于蚀刻仪器专为使用4英寸晶圆而设计,因此有必要使用载体晶圆来固定易切割样品。载体晶圆(110,p掺杂硅,4 英寸,500 nm厚)涂有一层正光刻胶,该光刻胶以4000 rpm 的速度旋涂,并在 120 °C 下硬烘烤10分钟。光致抗蚀剂可防止载体晶圆被蚀刻,从而避免因高硅负载而产生的不必要的蚀刻现象,并确保晶圆的可重复使用性。

结果和讨论

如图2(a)和3所示,孔变宽发生在纳米孔长度的中间部分,并且可能发生在没有掩模底切或锥形的纳米孔中。在较宽的纳米孔中,例如 500 nm 直径,这种现象主要表现为孔中间部分的粗糙外观,如图2(a) 中突出显示的那样。在较小直径的纳米孔中,这种粗糙度使孔的中间部分变宽,直径大于掩模的直径。这种粗糙度和加宽仅影响纳米孔的中间部分。(江苏英思特半导体科技有限公司)

在整个研究中观察到的所有情况下,扇贝都可以在孔的底部看到,并且通常直径已经恢复到面具的直径甚至更小。为了阐明在蚀刻过程中何时开始形成这种粗糙度,循环数从N= 200 逐渐减少,其中粗糙度在10到12个扇贝后开始,减少到N= 50。即使通过N= 50个循环,在10到12个扇贝之后,粗糙度遮盖了扇贝。这表明粗糙度不仅是由创建高纵横比结构所需的较长蚀刻时间引起的伪影,而且在蚀刻过程中相对较早地出现。

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图2。(a)对d = 360 nm掩模直径的扫描电镜图像,(b)用d = 360 nm掩模直径测量的孔隙图像。

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图3 纳米孔的直径d与纳米孔内的深度x的μm相比

结论

在这项工作中,研究并优化了蚀刻工艺以在硅中蚀刻圆柱形纳米孔,直径在280和500 nm之间,深度约为7 μ m,这些样品非常适合用于实现硅纳米光子学的纳米结构。

与完美圆柱体的剩余偏差在公差范围内以创建具有高反射率和明确定义的光子带隙的光子晶体。稍短的长度对于我们的应用来说仍然足够,并且可以通过增加循环次数来进一步改进,尽管这样做需要进一步优化。目前的优化是通过操纵多个蚀刻参数并将2步工艺转移到3步DREM Bosch工艺来实现的。在未来的工作中,可以通过使用对硅具有化学惰性的气体(例如氩气)来进一步改进三步法,以确保去除碳氟化合物,但不会对硅进行化学蚀刻,从而真正分离去除和蚀刻步骤。以指数方式而不是线性方式调整参数的能力也会提供更多的自由度。我们预见到转向4步DREAM(存款、移除)添加氧等离子体步骤以通过形成氧化硅层进一步保护壁,还可以提供更多途径来进一步改善和扩展纳米结构的 RIE。(江苏英思特半导体科技有限公司)

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备,晶圆清洁设备,RCA清洗机,KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。

审核编辑黄宇

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    小米智能音箱新专利 采用圆柱形设计

    中国国家知识产权局(CNIPA)网站上出现了一个新的小米智能音箱专利,该专利显示该智能音箱采用圆柱形设计,外观与苹果的HomePod极为相似。
    的头像 发表于 04-08 15:06 2411次阅读

    汉高携手科思创研发在塑料电池芯支架内有效固定圆柱形离子电池芯

    德国汉高和科思创公司合作研发了一种解决方案,能够在塑料电池芯支架内有效固定圆柱形离子电池芯,或有助于实现低成本锂离子电池组量产。
    的头像 发表于 04-13 17:20 2990次阅读

    《仿真分析小技巧9》---圆柱形器件的精确计算

    给大家带来的是圆柱形器件的仿真计算,我们知道很多半导体器件都是圆柱形的,例如VCSEL激光器和光电探测器。那么我们如何利用APSYS软件的Cylindrical Coordinate System
    发表于 05-06 14:29 399次阅读
    《仿真分析小技巧9》---<b>圆柱形</b>器件的精确计算

    实现高精度刻蚀的方法

    反应离子刻蚀工艺,是实现高深宽比特性的重要方式,已成为微加工技术的基石。这项刻蚀技术在众多领域均得到了应用:1)MEMS电容式惯性传感器;2) 宏观设备的微型化;3) 三维集成电路堆叠技术的工艺。
    的头像 发表于 10-09 14:17 9337次阅读
    实现高精度<b>深</b><b>硅</b>刻蚀的方法

    三星SDI或在2021年生产镍含量达91%的圆柱形电池

    据韩媒最新报道,继LG化学之后,动力电池“韩国帮”另一巨头三星SDI计划开始向全球电动汽车制造商供应镍含量达91%的圆柱形电池。
    的头像 发表于 12-22 13:41 1714次阅读

    松下将于明年为特斯拉生产 4680 圆柱形锂电池

    12月27日消息 据日经新闻 26 日报道,日本松下将于 2021 年为特斯拉制造新型 4680 圆柱形锂电池的原型。这款电池是特斯拉的定制型号,直径高达 4.6cm,高 8.0cm。4680
    的头像 发表于 12-28 10:55 2679次阅读

    江淮汽车将与CBAK能源联合开发包括46800型号的圆柱形锂电池及电池组

    型号的圆柱形锂电池及电池组。 CBAK能源科技是一家全球领先的集锂离子电池研发、生产、销售为一体的高新技术企业,产品包括方形铝壳电池、聚合物电池及圆柱电池等,应用范围覆盖轻型电动车、电动乘用车及电动巴士、储能及后备电源、电动工具及
    的头像 发表于 02-01 16:20 1904次阅读

    圆柱形锂电池的定义、结构及其优点的介绍

    圆柱形锂电池的定义 圆柱形锂电池是锂离子电池的一种,其外形为圆柱形,因此被称作圆柱形锂电池,圆柱形锂电池按正极材料分为钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴锰酸锂
    发表于 09-06 17:46 6115次阅读
    <b>圆柱形</b>锂电池的定义、结构及其优点的介绍

    氢氟酸水溶液离子辐照LiNbO3的蚀刻

    引言 用多能氩离子辐照x射线切割铌酸锂单晶,产生厚度为400纳米的均匀损伤表面层,研究其在HF水溶液的腐蚀行为。使用不同的酸温度和浓度,表明可以通过将温度从24℃提高到55℃来提高蚀刻速率,同时
    发表于 12-23 16:36 939次阅读

    湿法化学蚀刻太阳能电池的光电特性

    引言 通过在含有H2O2的HF溶液蚀刻,在两步工艺对商用太阳能电池进行纹理化。银纳米粒子作为催化位点,有助于蚀刻过程。确定了在表面制备纳米蚀刻时间。利用光谱仪测量了太阳能电池表面纳米结构
    发表于 01-04 17:15 407次阅读
    湿法化学<b>蚀刻</b><b>硅</b>太阳能电池的光电特性

    反应离子蚀刻的实用方法报告

    刻蚀电介质(二氧化硅、氮化硅)和晶体。论文的第二部分致力于蚀刻ⅲ-ⅴ族化合物半导体,其中基于氮化镓材料的反应离子刻蚀结果,揭示了一种简单实用的热力学方法,解释了选择蚀刻特定材料的最佳化学物质的标准,并解释了氮化镓蚀刻
    发表于 02-07 14:39 1151次阅读
    <b>反应</b><b>离子</b><b>蚀刻</b>的实用方法报告

    关于微技术反应离子刻蚀的研究

    离子体辅助刻蚀的基础简单;使用气体辉光放电来离解和离子化相对稳定的分子,形成化学反应性和离子性物质,并选择化学物质,使得这些物质与待蚀刻的固体反应,形成挥发性产物。等离子蚀刻可分为单晶片和分批
    发表于 02-14 15:22 1179次阅读
    关于微技术<b>中</b><b>硅</b><b>反应离子</b>刻蚀的研究

    碱性蚀刻的绝对蚀刻速率

    ,向溶液中加入 1 M 异丙醇。这表明反应确定受反应动力学影响,而不是受输运限制。在所有情况下,表面都被浅蚀刻坑覆盖,与晶体的缺陷无关。这意味着决定蚀刻速率的实际因素是这些凹坑底部新空位岛的二维成核。该过程可能由反应产物的局部积累催化,其优先发生在掩模边缘附近
    发表于 03-04 15:07 516次阅读
    <b>硅</b>碱性<b>蚀刻</b><b>中</b>的绝对<b>蚀刻</b>速率

    湿法蚀刻MEMS腔的工艺控制

    结构。因此,<100>的各向异性蚀刻是普通基于MEMS的技术实现三维结构的关键过程。这些结构包括晶体管的v形凹槽、喷墨的小孔和MEMS压力传感器的隔膜。实际的反应机理尚不清楚,该过程
    发表于 03-08 14:07 1565次阅读
    湿法<b>蚀刻</b>MEMS<b>硅</b>腔的工艺控制

    三维MEMS结构的灰阶微加工 光刻和反应离子蚀刻

    摘要 微机电系统任意三维结构的微加工可以用灰度光刻技术实现以及干各向异性蚀刻。 在本研究,我们研究了反应离子蚀刻(DRIE)的使用和蚀刻的裁剪精密制造的选择性。 对负载、O2阶跃的引入、晶
    发表于 03-08 14:42 573次阅读
    三维<b>硅</b>MEMS结构的灰阶微加工 光刻和<b>深</b><b>反应</b><b>离子</b><b>蚀刻</b>

    使用酸性溶液对晶片进行异常各向异性蚀刻

    在本文中,我们首次报道了实现111和100晶片的晶体蚀刻的酸性溶液。通过使用六氟硅酸(也称为氟硅酸)和硝酸的混合物,获得暴露出各种面外111平面的111的晶体蚀刻。本文描述了用于该研究的溶液的化学组成,随后是使用电子和光学显微镜获得的结果。蚀刻的机理,虽然没
    发表于 03-09 14:35 285次阅读
    使用酸性溶液对<b>硅</b>晶片进行异常各向异性<b>蚀刻</b>

    晶圆蚀刻过程中的流程和化学反应

    引言 晶圆作为半导体制造的基础材料,是极其重要的,将作为铸锭成长的硅单晶加工成晶圆阶段的切断、研磨、研磨,晶圆表面会产生加工变质层。为了去除该加工变质层,进行化学蚀刻,在晶片的制造工序,使
    发表于 04-08 17:02 1254次阅读
    <b>硅</b>晶圆<b>蚀刻过程中</b>的流程和化学<b>反应</b>

    晶圆蚀刻过程中的化学反应研究

    晶圆作为半导体制造的基础材料,是极其重要的,将作为铸锭成长的硅单晶加工成晶圆阶段的切断、研磨、研磨,晶圆表面会产生加工变质层。为了去除该加工变质层,进行化学蚀刻,在晶片的制造工序,使共有
    发表于 04-12 15:28 691次阅读
    <b>硅</b>晶圆<b>蚀刻过程中</b>的化学<b>反应</b>研究

    晶片的蚀刻预处理方法包括哪些

    晶片的蚀刻预处理方法包括:对角度聚合的晶片进行最终聚合处理,对上述最终聚合的晶片进行超声波清洗后用去离子水冲洗,对上述清洗和冲洗的晶片进行SC-1清洗后用去离子水冲洗,对上述清洗和冲洗的晶片进行佛山清洗后用去离子水冲洗的步骤
    发表于 04-13 13:35 468次阅读
    <b>硅</b>晶片的<b>蚀刻</b>预处理方法包括哪些

    臭氧辅助蚀刻技术的研究

    本文章提出了一种新的半导体超卤素深度分析方法,在通过臭氧氧化去除一些原子层,然后用氢氟酸蚀刻氧化物后,重复测量,然后确定了成分和表面电位的深度分布,因此这种分析技术提供了优于0.5纳米的深度分辨率
    发表于 04-18 16:35 174次阅读
    臭氧辅助<b>硅</b><b>蚀刻</b>技术的研究

    如何优化圆柱形电池的极耳设计

    最近,电动汽车和电池的领先制造商特斯拉公司发布了一种新型圆柱形离子电池的“无极耳”设计概念,这在电池专家中引起了不小的轰动(参考文献1)。特斯拉声称,这项创新设计使现有电化学体系下的汽车续航里程和
    的头像 发表于 04-19 16:24 2059次阅读
    如何优化<b>圆柱形</b>电池的极耳设计

    结构的且窄的各向异性蚀刻研究

    在使用低温卡盘的低压高密度等离子反应研究了结构的且窄的各向异性蚀刻。我们华林科纳以前已经证明了这种技术在这种结构上的可行性。已经研究了蚀刻速率和轮廓的改进,并且新的结果显示,在5 μm
    发表于 05-11 15:46 382次阅读
    <b>硅</b>结构的<b>深</b>且窄的各向异性<b>蚀刻</b>研究

    纳米掩膜蚀刻的详细说明

    在本文中,使用电感耦合等离子体(ICP)蚀刻方法进行了阵列制作铁氧化物纳米点的生物纳米过程,ICP法是一种很有前途的方法,用于半导体图案化的干蚀刻方法,这种方法的特点是通过安装在反应室顶部的天线线圈
    的头像 发表于 05-19 16:05 969次阅读
    <b>纳米</b>掩膜<b>蚀刻</b>的详细说明

    一种穿过衬底的通蚀刻工艺

    通过使用多级等离子蚀刻实验设计、用于蚀刻后光致抗蚀剂去除的替代方法,以及开发自动蚀刻后遮盖物去除顺序;一种可再现的基板通处理方法被集成到大批量GaAs制造。对于等离子蚀刻部分,使用光学显微镜
    发表于 06-23 14:26 319次阅读
    一种穿过衬底的通<b>孔</b><b>蚀刻</b>工艺

    湿法蚀刻的表面活性剂

    本文描述了我们华林科纳用于III族氮化物半导体的选择性侧壁外延的具有平面侧壁刻面的微米和纳米鳍的形成。通过湿法蚀刻取向的晶片生产鳍片。使用等离子体增强化学气相沉积来沉积二氧化硅,以产生硬掩模
    发表于 07-08 15:46 636次阅读
    <b>硅</b>湿法<b>蚀刻</b><b>中</b>的表面活性剂

    和SiO2的湿化学蚀刻机理

    蚀刻机理 诸如KOH-、NaOH-或TMAH-溶液的强含水碱性介质蚀刻晶体 + 2 OH- + 2 H O (OH) + H 二氧化硅(OH) 2- + 2 H 因为不同晶面的Si原子
    发表于 07-11 16:07 757次阅读
    <b>硅</b>和SiO2的湿化学<b>蚀刻</b>机理

    倍加福M18系列圆柱形光电传感器的亮点

    倍加福新推的M18系列圆柱形光电传感器,为广泛的标准应用而设计。该系列拥有三种外壳设计,均提供五种检测模式,配备统一的电气接口,各具功能特色,可灵活应用。
    发表于 08-05 09:27 554次阅读

    倍加福新推的M18系列圆柱形光电传感器

    M18系列圆柱形光电传感器的设计,具备很强的功能性,可根据应用要求灵活选择。产品可选择采用连接器或固定线缆出线,包含侧面出光或轴向出光两种外壳设计。
    的头像 发表于 08-05 09:27 746次阅读

    什么是等离子蚀刻离子蚀刻应用用途介绍

    反应离子蚀刻综合了离子蚀刻和等离子蚀刻的效果:其具有一定的各向异性,而且未与自由基发生化学反应的材料会被蚀刻。首先,蚀刻速率显著增加。通过离子轰击,基材分子会进入激发态,从而更加易于发生反应
    的头像 发表于 09-19 15:17 1223次阅读

    近代物理所在单石墨烯纳米调控离子输运研究方面获进展

    为制备出具有离子输运调节功能的石墨烯纳米,科研人员利用重离子辐照的方法在石墨烯上制备出单个纳米,并通过与PET锥形支撑相结合、在石墨烯纳米周围构建栅极实现对石墨烯纳米周围电势及离子
    的头像 发表于 12-02 10:19 147次阅读

    基于内壁和外表面修饰的固态纳米传感研究进展

    纳米传感的原理是在固定的施加电压下,监测分析物通过小孔引起的离子流波动。修饰功能元素到固体纳米内壁是调节其输运特性的常用策略。为了只获得内壁修饰的纳米,通常需要在修饰后对外表面进行等离子蚀刻处理,或在修饰前在外表面镀上一层惰性层
    的头像 发表于 12-13 11:35 247次阅读

    Mighty Mouse微型圆柱形连接器和电缆

    Glenair现已意识到战略军事、航空航天和特殊工业市场对于连接器系列需求日益增长,Mighty Mouse微型圆柱形连接器和电缆能够模仿最流行的军用装备规范连接器(例如MIL-DTL-38999
    发表于 02-22 11:17 54次阅读

    新能源汽车圆柱形电池解决方案、为新能源汽车电池组保驾护航!

    目前新能源汽车电池主要有、圆柱形、方形及软包电池、而圆柱形电池在技术成熟层面相比于其它电池稳定许多、因此被广泛应用、因需要将多个电池捆绑在一起组成电车电池组、在组装过程需要使用到胶粘剂、所以在圆柱形电池组组成时对使用的胶粘剂要求很严格!
    的头像 发表于 03-20 16:39 176次阅读

    软包锂离子电池和圆柱形离子电池比较?

    软包锂离子电池和圆柱形离子电池比较?一、软包锂离子电池软包锂离子电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳,与其他电池的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜),这也是软包锂离子电池中最关键、技术难度高
    的头像 发表于 08-02 09:24 0次阅读
    软包锂<b>离子</b>电池和<b>圆柱形</b>锂<b>离子</b>电池比较?

    日本电产三协成功研发出装有圆柱形凝胶的触觉装置

    日本电产三协成功研发出使用圆柱形凝胶的触觉设备,该圆柱形凝胶是三协的自主产品。
    的头像 发表于 12-07 12:36 0次阅读
    日本电产三协成功研发出装有<b>圆柱形</b><b>硅</b>凝胶的触觉装置

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