RIE工艺参数对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响

作者：万泽洪; 崔恩康; 于圣韬; 雷宇; 桂成群; 周圣军

来源：激光与光电子学进展, 2021, 58(19): 1-10.

• 材料
• 碳化硅
• 光刻
• 反应离子刻蚀
• 刻蚀速率
• 表面粗糙度

基于4H-SiC材料的微机电系统（MEMS）器件（如压力传感器、微波功率半导体器件等）在制造过程中,需要利用干法刻蚀技术对4H-SiC材料进行微加工。增加刻蚀速率可以提高加工效率,但是调节刻蚀工艺参数在改变4H-SiC材料刻蚀速率的同时,也会对刻蚀表面粗糙度产生影响,进而影响器件的性能。为了提高SiC材料的刻蚀速率并降低刻蚀表面粗糙度,满足4H-SiC MEMS器件研制的需求,本文通过优化光刻工艺参数（曝光模式、曝光时间、显影时间）获得了良好的光刻图形形貌,改善了刻蚀掩模的剥离效果。实验中采用SF6和O2作为刻蚀气体,镍作为刻蚀掩模,分析了4H-SiC反应离子刻蚀工艺参数（刻蚀气体含量、腔体压强、射频功率）对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响。实验结果表明,通过优化干法刻蚀工艺参数可以获得原子级平整的刻蚀表面。当SF6的流量为330 mL/min,O2流量为30 mL/min,腔体压强为4 Pa,射频功率为300 W时,4H-SiC材料的刻蚀速率可达到292.3 nm/min,表面均方根粗糙度为0.56 nm。采用优化的刻蚀工艺参数可以实现4H-SiC材料的高速率、高表面质量加工。

• 单位
  武汉大学