我們?nèi)A林科納通過(guò)光學(xué)反射光譜半實(shí)時(shí)地原位監(jiān)測(cè)用有機(jī)堿性溶液的濕法蝕刻，以實(shí)現(xiàn)用于線波導(dǎo)的氫化非晶硅（a-Si:H）膜的高分辨率厚度控制。由a-Si:H的本征各向同性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各向同性蝕刻導(dǎo)致表面粗糙度<1nm的均勻蝕刻。適度的蝕刻速率使得能夠在室溫下以≤1nm的分辨率進(jìn)行精確的終點(diǎn)檢測(cè)。由蝕刻的A-Si:H薄膜制成的線波導(dǎo)具有1.2dB/cm的低傳播損耗，這幾乎相當(dāng)于未蝕刻的線波導(dǎo)。

用硅材料制成的光波導(dǎo)部分取代全球金屬布線，有望在大規(guī)模集成器件中實(shí)現(xiàn)更快的信號(hào)傳輸和更大的節(jié)能。硅材料由于其高折射率和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工藝兼容性，使得能夠低成本制造尺寸與布線電路相當(dāng)?shù)某⌒?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/4854/" target="_blank">光學(xué)電路。在硅材料中，氫化非晶硅（a-Si:H）是一個(gè)很有前途的例子，因?yàn)樗试S通過(guò)低溫等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）在現(xiàn)有的電層上連續(xù)形成硅波導(dǎo)。到目前為止，一些小組已經(jīng)使用a-Si:H材料制造了高質(zhì)量的線波導(dǎo)。

然而，用于生長(zhǎng)a-Si:H膜的PECVD工藝通常在膜厚度上產(chǎn)生65%的偏差。對(duì)于厚度為200nm的膜，該偏差對(duì)應(yīng)于610nm，這對(duì)于許多器件應(yīng)用，尤其是那些對(duì)波長(zhǎng)敏感的器件應(yīng)用是不可接受的。因此，在PECVD之后需要額外的工藝來(lái)提供具有納米級(jí)分辨率的精確厚度控制。化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）已被用于調(diào)整a-Si:H膜的厚度。1-3然而，通常很難高精度地檢測(cè)CMP的終點(diǎn)。在這封信中，作為CMP的替代方法，我們報(bào)告了濕蝕刻方法與半實(shí)時(shí)光學(xué)厚度監(jiān)測(cè)器相結(jié)合的實(shí)用性，以提供分辨率為~1nm的精細(xì)厚度控制。這種方法不會(huì)顯著增加沉積態(tài)a-Si:H膜的表面粗糙度，從而能夠制造出具有低傳播損耗of~1dB/cm的線波導(dǎo)。

使用原子力顯微鏡的輕敲模式評(píng)估室溫下蝕刻前后的表面粗糙度。8蝕刻前膜的均方根表面粗糙度為0.739nm，蝕刻后膜的均均方根表面粗度為0.891nm，蝕刻在220nm的膜厚度處停止。因此，即使在通過(guò)蝕刻去除約100nm的膜之后，表面粗糙度也僅略有增加。對(duì)于薄膜上的幾個(gè)點(diǎn)獲得了一致的結(jié)果。

總之，我們?nèi)A林科納為了實(shí)現(xiàn)PECVD沉積a-Si:H薄膜的高分辨率厚度控制，開(kāi)發(fā)了一種使用TMAH溶液和光學(xué)反射光譜半實(shí)時(shí)原位厚度監(jiān)測(cè)的濕法蝕刻方法。由于室溫下~4nm/min的適度蝕刻速率和~2s的測(cè)量響應(yīng)時(shí)間相結(jié)合，蝕刻終點(diǎn)可以控制在≤1nm的分辨率。即使在通過(guò)蝕刻去除約100nm的膜之后，膜的表面粗糙度也僅略有增加。由蝕刻的a-Si:H膜制成的線波導(dǎo)的傳播損耗幾乎等于未蝕刻的線波導(dǎo)，并且是迄今為止報(bào)道的最低的。所開(kāi)發(fā)的蝕刻方法可用于生產(chǎn)低傳播損耗波導(dǎo)器件，并且與CMOS工藝具有良好的兼容性。

為更好的服務(wù)客戶，華林科納特別成立了監(jiān)理團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員擁有多年半導(dǎo)體行業(yè)項(xiàng)目實(shí)施、監(jiān)督、控制、檢查經(jīng)驗(yàn)，可對(duì)項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程或分階段進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化管理與服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量監(jiān)理，降本增效。利用仿真技術(shù)可對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的情況進(jìn)行系統(tǒng)的、科學(xué)的、合理的推算，有效避免造成人力、物力的浪費(fèi)，助科研人員和技術(shù)工作者做出正確的決策，助力工程師應(yīng)對(duì)物理機(jī)械設(shè)計(jì)和耐受性制造中遇到的難題。

審核編輯 黃宇