微波ECR等离子体刻蚀AAO模板中HfO2薄膜的研究

摘要

采用微波电子回旋共振(ECR)等离子体装置,对用原子层沉积(ALD)方法在阳极氧化铝模板(AAO)上制备的HfO2薄膜进行了纳米图案化研究.用CF4、Ar和O2等离子体,对HfO2薄膜进行了反应离子束刻蚀,以移除HfO2.采用高分辨率扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和能量色散X射线光谱显微(EDX)分析,对样品刻蚀前后的形貌、结构和化学成分进行了表征.实验表明,HfO2的刻蚀具有定向性,利于高深宽比微机械结构的加工.在其他参数固定的情况下,深宽比高达10:1的结构中HfO2的刻蚀速率是微波功率、负脉冲偏压、CF4/Ar/O2混合比(Ar含量在0～100％)和工作气压的函数.在0.3 Pa气压、600 W微波功率、100 V偏置电压下,HfO2拥有0.36 nm/min的可控刻蚀速率,利于HfO2的精准图案化.刻蚀形貌表明,在CF4/Ar/O2等离子体刻蚀之后,刻蚀面非常光滑,具有0.17 nm的均方根线粗糙度.