基于ICP工藝的硅基復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)制備.pdf

1、半導(dǎo)體加工技術(shù)中的感應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)(InductivelyCoupledPlasma,ICP)具有控制精度高、刻蝕垂直度高、大面積刻蝕均勻性好、污染少等優(yōu)點。其中,ICP-Bosch已經(jīng)廣泛應(yīng)用于深硅刻蝕。
　　ICP-Bosch刻蝕工藝的特別之處就是采用鈍化和刻蝕交替作用,從而達到對硅基底的選擇性刻蝕。本文利用ICP-Bosch工藝可以轉(zhuǎn)移光刻膠結(jié)構(gòu)的特性制備出硅基超疏水寬波段抗反射高深寬比微納結(jié)構(gòu);基于ICP-Bosc

2、h刻蝕工藝的特點,利用交替加工產(chǎn)生的側(cè)壁波紋結(jié)構(gòu)制備出硅基仿Morpho蝶翅鱗片分層微納結(jié)構(gòu)。
　　首先介紹了ICP-Bosch工藝刻蝕機理?；贗CP-Bosch干法刻蝕工藝良好的掩膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移能力,提出了一種新的有效的方法制備周期性高深寬比管狀硅光柵,這些硅光柵擁有亞波長錐形頂部結(jié)構(gòu)。該方法的創(chuàng)新之處是利用衍射干涉光刻工藝制備出擁有亞波長錐形輪廓中空的光刻膠光柵。用嚴(yán)格耦合波分析方法對衍射干涉光刻模型做了理論仿真,并在光刻機上實

3、現(xiàn)衍射干涉光刻,制備出擁有錐形輪廓中空的光刻膠光柵。最后用ICP-Bosch干法刻蝕工藝把錐形輪廓的中空光刻膠光柵轉(zhuǎn)移到硅基底上,加工出頂部是亞波長錐形結(jié)構(gòu)高深寬比管狀硅光柵。利用光學(xué)測試平臺對頂部是錐形結(jié)構(gòu)高深寬比管狀硅光柵樣品表面的反射光譜進行測量,測量出在硅片表面加工出頂部是亞波長錐形結(jié)構(gòu)高深寬比管狀硅光柵結(jié)構(gòu)的樣品表面可以在可見光波段和近紅外波段將反射率降低到5％以下,實現(xiàn)了寬波段抗反射的性能要求。利用接觸角測量儀對制備的頂部是

4、亞波長的錐形結(jié)構(gòu)高深寬比管狀硅光柵結(jié)構(gòu)的表面的浸潤性能進行了測量,測量得到水滴在錐形結(jié)構(gòu)高深寬比管狀硅光柵結(jié)構(gòu)的表面的平均接觸角為156.2o,達到超疏水性能的要求。
　　基于ICP-Bosch刻蝕工藝,提出了一種新的制備硅基仿Morpho蝶翅鱗片分層微納結(jié)構(gòu)的方法。該方法巧妙的利用ICP-Bosch工藝刻蝕和鈍化交替刻蝕(111)硅片在{110}晶面所產(chǎn)生的微納尺度的波紋結(jié)構(gòu)。針對刻蝕步驟中對側(cè)壁波紋結(jié)構(gòu)影響較大的因素:循環(huán)時間

5、(刻蝕和鈍化時間)、氣體流量(SF6和C4F8)、刻蝕步驟中的線圈功率(PC)、刻蝕步驟中的射頻功率(PP)做了實驗研究,設(shè)計出一套可行的方案,用實驗方法對(111)硅片中{110}晶面在不同溫度和不同濃度的KOH溶液的腐蝕速度做了研究,選用電子束蒸發(fā)鍍膜工藝為硅基底傾斜蒸發(fā)鍍膜,在{110}晶面波紋的底部覆蓋一層用于濕法腐蝕的掩膜,最后采用各向異性濕法腐蝕工藝制備出硅基分層微納結(jié)構(gòu)。對制備出的硅基分層微納結(jié)構(gòu)做了光學(xué)性能測試,實驗發(fā)現(xiàn)