石英基底上亚微米级二元光学元件的电子束直写加工工艺

1

作者 黄胜利 凌天宇 +4 位作者 徐剑 胡敬佩 付学成 刘民 权雪玲 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第3期461-467,共7页

使用电子束直写加工工艺,在石英基底上完成了亚微米级8台阶二元光学元件的光刻加工。由于石英基底为绝缘体,导电性差,不利于电子束直写时电荷的传导。为了抑制石英基底上电荷的积累,探讨了不同的增强导电技术对电子束直写效果的影响,最... 使用电子束直写加工工艺,在石英基底上完成了亚微米级8台阶二元光学元件的光刻加工。由于石英基底为绝缘体,导电性差,不利于电子束直写时电荷的传导。为了抑制石英基底上电荷的积累,探讨了不同的增强导电技术对电子束直写效果的影响,最终选择了光刻胶表面沉积金属的方式,同时配合优化的特定对准标记设计,不仅提高了电子束直写在石英基底上加工二元光学元件的对准精度,套刻误差小于400 nm,而且拼接缺陷大幅度减少,显著提升了元件的加工质量。 展开更多

关键词 石英 亚微米 二元光学元件 电荷积累 电子束直写

在线阅读 下载PDF 职称材料

玻璃通孔成型工艺及应用的研究进展

2

作者 刘丹 乌李瑛 +2 位作者 田苗 张文昊 程秀兰 《微纳电子技术》 2025年第4期49-69,共21页

随着摩尔定律逐渐逼近其物理极限,传统封装技术已经不能满足智能化时代对芯片的轻量化和高集成化的需求。三维堆叠封装通过多层堆叠和立体互连实现了芯片和器件的高性能集成。其中通孔结构在三维集成封装中发挥着极为关键的作用。由于... 随着摩尔定律逐渐逼近其物理极限,传统封装技术已经不能满足智能化时代对芯片的轻量化和高集成化的需求。三维堆叠封装通过多层堆叠和立体互连实现了芯片和器件的高性能集成。其中通孔结构在三维集成封装中发挥着极为关键的作用。由于玻璃材料具有优异的电学性能、机械和化学稳定性,玻璃通孔(TGV)技术被认为是下一代三维集成的关键技术。系统性地回顾了TGV成型工艺的研究进展,对比了不同TGV成型工艺的优缺点,总结了TGV的主要应用,讨论了TGV当前的发展情况及面临的挑战。 展开更多

关键词 中介层 基板 玻璃通孔(TGV) 封装 应用

在线阅读 下载PDF 职称材料

NH_(3)和N_(2)混合等离子体预处理对锗MOS器件性能的影响

3

作者 乌李瑛 柏荣旭 +5 位作者 瞿敏妮 付学成 田苗 马玲 王英 程秀兰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期14012-14016,共5页

对锗衬底进行NH 3和N 2混合等离子体(V(NH_(3))∶V(N_(2))=5∶1)原位预处理,其自然氧化层GeO_(x)反应生成GeO_(y)N_(z)。XPS结果显示,随着预处理时间的延长,GeO_(y)N_(z)厚度稍有增加。结构为500 nm Al/20 nm Ti/10 nm HfO_(2)/Ge的锗MO... 对锗衬底进行NH 3和N 2混合等离子体(V(NH_(3))∶V(N_(2))=5∶1)原位预处理,其自然氧化层GeO_(x)反应生成GeO_(y)N_(z)。XPS结果显示,随着预处理时间的延长,GeO_(y)N_(z)厚度稍有增加。结构为500 nm Al/20 nm Ti/10 nm HfO_(2)/Ge的锗MOS电容样品,在1 V的偏压下,未经过原位等离子体预处理的样品的漏电流密度为10^(-4) A/cm^(2)量级,而120 s NH_(3)/N_(2)混合等离子体预处理后的样品的漏电流密度减小到10^(-5) A/cm 2量级;所有等离子体预处理样品的C-V曲线不存在明显的翘曲变形,表明样品的界面陷阱电荷密度较低;通过C-V曲线计算可得,NH_(3)/N_(2)混合等离子体预处理60 s后样品的等效电容约为17,小于理想HfO_(2)的介电常数值,说明预处理条件下仍有不可忽略的层间电容。与其他预处理方法相比,NH_(3)/N_(2)混合等离子体原位预处理锗衬底可以更加有效地提高锗衬底上原子层沉积HfO_(2)层间界面的质量,抑制Ge向HfO_(2)的扩散,对界面的陷阱电荷有重要的限制作用。在提高锗MOS器件的性能方面,NH_(3)和N_(2)混合等离子体原位预处理的方法在工业生产中更具有潜在优势。 展开更多

关键词 锗MOS 原子层沉积 原位等离子体预处理 二氧化铪薄膜 高介电常数 漏电流密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

高侧壁垂直度超浅铌酸锂光栅耦合器的加工工艺及耦合效率 被引量：1

4

作者 瞿敏妮 刘思琦 +4 位作者 刘民 李进喜 陈舒静 付学成 程秀兰 《微纳电子技术》 CAS 2024年第1期131-136,共6页

利用聚焦离子束(FIB)在铌酸锂(LN)表面形成100 nm及以下深度的超浅光栅耦合器结构。为了提高刻蚀侧壁垂直度、避免开口展宽效应对光栅形貌的影响,在LN表面覆盖非晶硅(α-Si)作为掩膜层,实际刻蚀深度为α-Si层厚度和LN表面目标刻蚀深度之... 利用聚焦离子束(FIB)在铌酸锂(LN)表面形成100 nm及以下深度的超浅光栅耦合器结构。为了提高刻蚀侧壁垂直度、避免开口展宽效应对光栅形貌的影响,在LN表面覆盖非晶硅(α-Si)作为掩膜层,实际刻蚀深度为α-Si层厚度和LN表面目标刻蚀深度之和,且刻蚀过程中产生的开口效应仅存在于α-Si层。通过氢氧化钾(KOH)溶液选择性地去除α-Si层,留下的LN表面结构侧壁陡直且无开口展宽效应。制备了刻蚀深度108 nm的超浅光栅耦合器,在924 nm波长处,其耦合效率为23.3%。制备了刻蚀深度70 nm的超浅光栅耦合器,在935 nm波长处,其耦合效率为14.4%。该研究为LN光栅耦合器的发展与应用提供了有益指导。 展开更多

关键词 超浅光栅耦合器 高侧壁垂直度 聚焦离子束(FIB) 铌酸锂(LN) 非晶硅(α-Si)

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于两步刻蚀工艺的锥形TSV制备方法

5

作者 田苗 刘民 +3 位作者 林子涵 付学成 程秀兰 吴林晟 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第4期316-322,共7页

以硅通孔(TSV)为核心的2.5D/3D封装技术可以实现芯片之间的高速、低功耗和高带宽的信号传输。常见的垂直TSV的制造工艺复杂,容易造成填充缺陷。锥形TSV的侧壁倾斜,开口较大,有利于膜层沉积和铜电镀填充,可降低工艺难度和提高填充质量。... 以硅通孔(TSV)为核心的2.5D/3D封装技术可以实现芯片之间的高速、低功耗和高带宽的信号传输。常见的垂直TSV的制造工艺复杂,容易造成填充缺陷。锥形TSV的侧壁倾斜,开口较大,有利于膜层沉积和铜电镀填充,可降低工艺难度和提高填充质量。在相对易于实现的刻蚀条件下制备了锥形TSV,并通过增加第二步刻蚀来改善锥形TSV形貌。成功制备了直径为10~40μm、孔口为喇叭形的锥形TSV。通过溅射膜层和铜电镀填充,成功实现了直径为15μm、深度为60μm的锥形TSV的连续膜层沉积和完全填充,验证了两步刻蚀工艺的可行性和锥形TSV在提高膜层质量和填充效果方面的优势。为未来高密度封装领域提供了一种新的TSV制备工艺,在降低成本的同时提高了2.5D/3D封装技术的性能。 展开更多

关键词 硅通孔(TSV) 锥形 种子层 电镀填充 薄膜沉积

在线阅读 下载PDF 职称材料

用于制备微纳米玻璃结构的加工工艺 被引量：2

6

作者 权雪玲 刘民 +4 位作者 付学成 黄胜利 凌天宇 瞿敏妮 程秀兰 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第3期272-277,共6页

玻璃基材具备很多优点,是理想的微纳加工基材之一。随着在玻璃基材上加工的微纳结构越来越复杂,对玻璃微纳加工工艺的要求也越来越高。将现在普遍使用的半导体微纳加工工艺进行择优组合用于玻璃加工,并针对电感耦合等离子体反应离子刻蚀... 玻璃基材具备很多优点,是理想的微纳加工基材之一。随着在玻璃基材上加工的微纳结构越来越复杂,对玻璃微纳加工工艺的要求也越来越高。将现在普遍使用的半导体微纳加工工艺进行择优组合用于玻璃加工,并针对电感耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE)工艺参数,对比采用不同刻蚀气体组合工艺后的刻蚀结构形貌、刻蚀速率以及玻璃基材与常用刻蚀掩膜材料的刻蚀选择比,并进行了优化实验。采用优化的玻璃制备工艺,可使刻蚀速率达到约710 nm/min,最终获得高质量的玻璃微纳结构,其粗糙度降低到40 nm以下,侧壁垂直度接近90°。这些优化的工艺可广泛应用于相关精密控制玻璃结构的加工与制备。 展开更多

关键词 玻璃基材 微纳加工 干法刻蚀 电感耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE) 刻蚀选择比

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于通孔双面分步填充的TSV制备方法 被引量：3

7

作者 田苗 栾振兴 +3 位作者 陈舒静 刘民 王凤丹 程秀兰 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第8期636-641,共6页

以硅通孔(TSV)为核心的2.5D/3D集成技术是未来高密度封装的主导技术,但是现有的TSV制备技术需依赖高难度的技术和昂贵的设备。提出了一种通孔双面分步填充工艺,先将通孔的一端电镀封口,然后再从另外一端进行电镀填充。此方法避免了难度... 以硅通孔(TSV)为核心的2.5D/3D集成技术是未来高密度封装的主导技术,但是现有的TSV制备技术需依赖高难度的技术和昂贵的设备。提出了一种通孔双面分步填充工艺,先将通孔的一端电镀封口,然后再从另外一端进行电镀填充。此方法避免了难度很高的大深宽比孔中的种子层制备和自底向上的电镀工艺,降低了加工难度。通过工艺改进解决了狭缝缺陷和凸起/空洞缺陷问题,得到了无孔隙的填充孔径为30μm、孔深为300μm、深宽比为10∶1的TSV阵列。通过电学实验测量了所得TSV的电阻。实验结果证明了其填充效果和导电能力,为实现超小型化封装提供了新的技术思路。 展开更多

关键词 硅通孔(TSV) 通孔双面分步填充 电镀 缺陷 电阻率

在线阅读 下载PDF 职称材料

聚焦离子束刻蚀铌酸锂的研究 被引量：2

8

作者 瞿敏妮 李辉 +4 位作者 乌李瑛 沈贇靓 田苗 王英 程秀兰 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第3期230-236,共7页

铌酸锂物理性能稳定,电光、声光及非线性光学效应优异,是集成光学器件中重要的光学材料。然而,目前铌酸锂材料的加工工艺无法满足复杂且小型化的集成光路发展需求。聚焦离子束(FIB)是一种无掩膜、高精度的加工技术,但同时会引入离子注... 铌酸锂物理性能稳定,电光、声光及非线性光学效应优异,是集成光学器件中重要的光学材料。然而,目前铌酸锂材料的加工工艺无法满足复杂且小型化的集成光路发展需求。聚焦离子束(FIB)是一种无掩膜、高精度的加工技术,但同时会引入离子注入和材料表面非晶化等损伤。研究了FIB离子剂量对铌酸锂刻蚀深度及表面粗糙度的影响,在离子剂量大于0.25 nC·μm-2条件下实现了亚纳米表面粗糙度的刻蚀。通过采用共聚焦喇曼光谱法表征FIB刻蚀前后铌酸锂喇曼光谱的变化,证明了在离子剂量为0.1~1.0 nC·μm-2下FIB刻蚀对铌酸锂薄膜造成的整体损伤小(喇曼峰展宽的平均变化小于5%),对使用FIB进行精密、可控的铌酸锂结构加工具有重要参考意义。 展开更多

关键词 铌酸锂 聚焦离子束(FIB) 离子剂量 表面粗糙度 喇曼光谱

在线阅读 下载PDF 职称材料

原子层沉积超薄氮化铝薄膜的椭圆偏振光谱法表征 被引量：1

9

作者 瞿敏妮 乌李瑛 +4 位作者 董学谦 沈贇靓 田苗 王英 程秀兰 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第2期169-174,共6页

采用原子层沉积(ALD)工艺在硅衬底上生长了35 nm以下不同厚度的超薄氮化铝(AlN)晶态薄膜。利用椭圆偏振光谱法在波长275~900 nm内测量并拟合薄膜的厚度及折射率和消光系数等光学参数。利用原子力显微镜(AFM)表征AlN晶粒尺寸随生长循环... 采用原子层沉积(ALD)工艺在硅衬底上生长了35 nm以下不同厚度的超薄氮化铝(AlN)晶态薄膜。利用椭圆偏振光谱法在波长275~900 nm内测量并拟合薄膜的厚度及折射率和消光系数等光学参数。利用原子力显微镜(AFM)表征AlN晶粒尺寸随生长循环次数的变化,计算得到薄膜表面粗糙度并用于辅助椭偏模型拟合。针对ALD工艺特点建立合适的椭偏模型,可获得AlN超薄膜的生长速率为0.0535 nm/cycle,AlN超薄膜的折射率随着生长循环次数的增加而增大,并逐渐趋于稳定,薄膜厚度为6.88 nm时,其折射率为1.6535,薄膜厚度为33.01 nm时,其折射率为1.8731。该模型为超薄介质薄膜提供了稳定、可靠的椭圆偏振光谱法表征。 展开更多

关键词 椭圆偏振光谱法 折射率 超薄膜 氮化铝(AlN) 原子层沉积(ALD)

在线阅读 下载PDF 职称材料

热型ALD技术制备镍薄膜及其金属硅化物

10

作者 乌李瑛 瞿敏妮 +2 位作者 沈贇靓 王英 程秀兰 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第6期486-492,共7页

金属硅化物材料具有较低的接触电阻,并且与硅材料有较好的兼容性,所以在互补金属氧化物半导体(CMOS)器件中被看作是重要的电极材料。形成镍金属硅化物的关键是镍金属单质的淀积工艺。如何在大深宽比纳米尺度的三维结构中沉积保形性好、... 金属硅化物材料具有较低的接触电阻,并且与硅材料有较好的兼容性,所以在互补金属氧化物半导体(CMOS)器件中被看作是重要的电极材料。形成镍金属硅化物的关键是镍金属单质的淀积工艺。如何在大深宽比纳米尺度的三维结构中沉积保形性好、纯度高、导电性好的镍金属单质薄膜是亟需解决的问题。利用热法原子层沉积(ALD)技术,以一种新型脒基镍前驱体[Ni(iPr-MeAMD)]_2,在深宽比为10:1的硅基底沟槽中沉积得到纯度高、保形性好、连续平滑的镍薄膜。对薄膜进行了X射线衍射(XRD)测试,为单一的α六方晶体结构。考察了不同退火温度下镍金属硅化物的形成,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和XRD进行了物相相变的分析。退火温度400℃下得到NiSi相,其薄膜电阻率最低,约为34μΩ·cm。 展开更多

关键词 镍(Ni)薄膜 原子层沉积(ALD) 沉积速率 金属硅化物 互补金属氧化物半导体(CMOS)

在线阅读 下载PDF 职称材料

聚焦离子束沉积铂纳米导线的电学失效机理

11

作者 瞿敏妮 乌李瑛 +4 位作者 黄胜利 凌天宇 沈贇靓 权雪玲 王英 《半导体技术》 CAS 北大核心 2021年第5期382-387,共6页

研究了聚焦离子束(FIB)沉积Pt纳米导线的电学失效行为及其机理。FIB沉积Pt纳米导线在集成电路修复和微型电极制备等领域有重要应用,其电学特性及失效行为研究对器件结构设计及性能测试具有重要意义。直流电学测试中电压接近9 V时,电流... 研究了聚焦离子束(FIB)沉积Pt纳米导线的电学失效行为及其机理。FIB沉积Pt纳米导线在集成电路修复和微型电极制备等领域有重要应用,其电学特性及失效行为研究对器件结构设计及性能测试具有重要意义。直流电学测试中电压接近9 V时,电流快速上升并发生断路。经扫描电子显微镜(SEM)和原位X射线能谱(EDS)分析发现,断路后Pt纳米导线中有球状结构析出,球状结构中Pt与C的原子数分数之比是原始薄膜中的4倍,周围物质变得疏松甚至发生局部断裂,且Pt的原子数分数降低,从而形成不导电结构。进一步对样品进行升温电学测试,结果表明,在120℃以上Pt纳米导线在内部电流与外部加热共同作用下发生Pt晶粒生长及团聚,使Pt空缺的间隙变大,从而造成Pt纳米导线的电学失效。 展开更多

关键词 聚焦离子束(FIB) 铂纳米导线 电学失效 铂晶粒团聚 升温电学测试

在线阅读 下载PDF 职称材料

Cu/SU-8复合结构的高精度机械研磨

12

作者 田苗 周欣 +4 位作者 陈舒静 张笛 瞿敏妮 毛海平 乌李瑛 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第4期379-384,391,共7页

由于其独特的厚度优势,SU-8经常在微加工领域被用作模具,通过电镀实现金属的大深宽比结构。但是,由于电镀的特殊性,其获得的金属结构表面往往需要进行研磨整平。对在SU-8大深宽比结构中电镀金属后形成的复合结构的研磨进行研究,设计并... 由于其独特的厚度优势,SU-8经常在微加工领域被用作模具,通过电镀实现金属的大深宽比结构。但是,由于电镀的特殊性,其获得的金属结构表面往往需要进行研磨整平。对在SU-8大深宽比结构中电镀金属后形成的复合结构的研磨进行研究,设计并制备了Cu/SU-8复合结构,并进行了一系列表面磨削实验,分析了复合结构的研磨机理和磨轮的选择依据。结果表明,通过降低磨轮粒度,并采用先树脂结合剂磨轮、后陶瓷结合剂磨轮的研磨序列,可以使Cu和SU-8的粗糙度分别下降到36 nm和34.7 nm,使Cu向SU-8区域的延展大幅减轻,使Cu和SU-8的高度差降低到100 nm。通过Cu/SU-8复合结构的研磨,研究了复合材料表面磨削过程中改善表面状态的方法。研究成果可为提高复合结构的磨削效率和加工精度提供支持和参考。 展开更多

关键词 复合结构 电镀 研磨 SU-8 粗糙度

在线阅读 下载PDF 职称材料