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非晶熔石英表面等离子体刻蚀过程中的表面晶化研究

王锋 吴卫东 蒋晓东 唐永建

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非晶熔石英表面等离子体刻蚀过程中的表面晶化研究

王锋, 吴卫东, 蒋晓东, 唐永建

Surface crystallization of amorphous fused silica during electron cyclotron resonance plasma etching

Wang Feng, Wu Wei-Dong, Jiang Xiao-Dong, Tang Yong-Jian
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  • 本工作采用电子回旋共振(ECR)低压等离子体刻蚀技术, 刻蚀非晶熔石英表面. Ar/CF4为反应气体刻蚀后再经O等离子体钝化, 非晶熔石英表面出现晶化现象. 晶化层约几百纳米厚. Ar/CF4在ECR的电磁场作用下产生F离子与C离子, F离子使熔石英表面的Si-O共价键断裂, 并释放出O离子. C离子与O离子迅速键合生成CO2, 而被断键的Si原子与四个F原子键合生成气态SiF4. 熔石英原始表面被去除的同时, 在新的表面留下大量不饱和Si原子. 不饱和Si原子在高温条件下被O等离子钝化, 形成结晶态方石英.
    After low pressure fluorine plasma ecthing and oxygen ion passivation, a crystallized layer composed of SiO2 nano-crystal grains is observed in an amorphous fused silica surface. The depth of crystallized layer is at least several hundreds nanometers. Fluorine and carbon ion are generated from Ar/CF4 by the method of electron cyclotron resonance (ECR). F ion breaks Si-O band of initial silica surface layer and releases O ion. Carbon ion combines with oxygen ion, and turns into CO2, and SiF4 is generated from fluorine and silicon. After initial surface layer is removed, unsaturated Si atom remains. Si dangling bond recombines with new O ion and then creates crystallized -cristobalite nano-crystal grains under a high temperature.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 20903083)和中国工程物理研究院发展基金(批准号: 2010B0401056)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No. 20903083), and the Developing Foundation of CAEP of China (Grant No. 2010B0401056).
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-10-27
  • 修回日期:  2011-03-18
  • 刊出日期:  2012-01-05

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