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ZnS材料的刻蚀技术研究

邢静  
【摘要】:硫化锌(ZnS)是一种重要的宽带隙化合物半导体,具有独特的光电性能,是理想的红外窗口和头罩材料,因此利用ZnS材料制备光学元器件有广泛的用途。在半导体制造工艺中,传统的ZnS光刻技术有一定的局限性,难以满足微纳米尺寸器件的制作要求,本课题尝试使用纳米压印技术进行模板到光刻胶图形的转移。目前ZnS主要采用干法刻蚀的工艺,而感应耦合等离子体刻蚀技术具有刻蚀速率高、损伤低、精度高、各向异性好等特点,在微电子加工中被广泛应用。 本文首先根据热压印设备要求进行了热压印设备中不同加热方式对加热平台表面温度均匀性影响的仿真,研究出了一种升温速度快、温度分布均匀的加热方式;本文重点研究了感应耦合等离子体设备中气体总流量、Ar含量、偏压功率和射频功率等工艺参数对ZnS刻蚀速率和刻蚀后表面粗糙度的影响,获得了一组适用于制作ZnS材料精细结构的最佳刻蚀工艺参数;研究了热压印PMMA胶薄膜的制备和刻蚀工艺,得到了PMMA胶的厚度与旋涂速度的关系,获得了PMMA胶与ZnS材料的刻蚀选择比。 实验结果表明:(1)在热压印设备中,当采用圆柱体结构螺旋型加热丝对加热平台进行加热时,平台表面温度分布较均匀;(2)在感应耦合等离子体刻蚀ZnS的工艺中,当CH4:H2:Ar=1:7:5,气体总流量为39sccm,偏压功率为80W,射频功率为300W时,ZnS刻蚀速率为18.5nm/min,表面粗糙度最小为6.3nm,刻蚀后表面沉积物相对较少;(3)当转速为2500r/min时,重复旋涂三次可满足课题要求的0.7μm膜厚,而且PMMA膜表面平整、粗糙度小;(4)在刻蚀ZnS最佳工艺参数条件下,PMMA胶与ZnS的刻蚀选择比约为40:1。


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