蚀刻掩模及蚀刻溶液对InP微加工形成V 型槽的影响

引言

p-i-n光电探测器封装中最具挑战性的任务之一是将光纤耦合到探测器。由于探测器和光纤的尺寸都非常小,精确和准确的对准非常关键。如今,在大多数情况下,这是通过耗时且成本高昂的主动对准技术来实现的,该技术涉及在二极管工作时单独调整每根光纤,以获得最大响应并进行固定。因此,需要开发无源自对准技术,其时间消耗更少、成本更低,并且同时可靠且合理有效。众所周知,半导体材料的微机械加工是精确的,具有极好的尺寸控制,它非常适合于实现精确的微结构,然后可以用于无源光纤自对准。因其晶面蚀刻速率不同而产生的单晶硅各向异性湿法化学蚀刻是一种成熟且受欢迎的技术。1该技术已用于制造各种高精度无源微结构,然后用于固定光纤和引导光线。然而,由于大多数光学器件是由直接带隙化合物半导体材料如InGaAs和InP制成的,所以这些器件必须通过倒装芯片技术安装在微机械加工的硅晶片上以进行光纤对准。

为了使光电子器件更容易单片集成,在像InP本身这样的衬底材料中实现精密微结构更方便。在过去的几年里,人们一直在积极研究开发各种技术,用于在InP(100)晶片中制造高度精确的对准沟槽。然而,InP的蚀刻在底切和由此产生的侧壁轮廓方面带来了许多问题。闪锌矿晶体如InP和GaAs具有两种不同类型的{111}面,它们可能在蚀刻时出现。其中,{111}A表面终止于III族原子,而{111}B表面终止于V族原子。{111}B表面具有更高的反应性,因为在该表面上每个原子有五个成键电子,相比之下,在{ 111 } B表面上每个原子有三个成键电子{ 111 }一个曲面。在蚀刻时,当掩模边缘沿[01-1]方向取向时,预期会出现具有{111}A刻面的V形槽。在[0-1-1]方向上,应该形成几乎垂直的侧壁。已经尝试了多种蚀刻掩模和蚀刻溶液实验证实这一点。2-5在一些情况下,然而,而不是当在HCl:H3PO4溶液中使用SiO2或Ti作为蚀刻掩模时,会出现{111}面、{211}面和{311}面。2-4此外,据报道,在HCl:H3PO4 (5:1)溶液中使用光刻胶掩模时会出现严重的底切。5另一方面,使用SiO2和Ti掩模的HBr基蚀刻系统会产生具有{ 111 }面的V形槽。

如上所述,有许多关于在InP中实现V形槽的公开文献。然而,大多数实验数据都是针对蚀刻深度小于25 m的情况公布的。Klocken- brink等人2讨论了蚀刻深度为120 m的V形槽,但他们的工作仅限于HCl:H3PO4蚀刻剂。在目前的工作中

V-针对要求蚀刻深度大于350 μm的特定应用进行凹槽蚀刻。这要求蚀刻更长的时间。蚀刻掩模现在起着更重要的作用,因为蚀刻剂与掩模材料的相互作用可能导致严重的底切。为了优化工艺,因此必须选择适合于这种长时间蚀刻的蚀刻剂和蚀刻掩模的最佳组合。为此,我们使用Ti、Cr和等离子体沉积的氮化硅蚀刻掩模对InP(100)衬底进行了湿法化学取向相关蚀刻(ODE)。还研究了这些掩模材料对底切程度的影响。HCl:H3PO4以及HBr:CH3COOH蚀刻系统已经用于研究蚀刻后的侧壁角度以及表面光洁度。然后根据底切的程度、表面光滑度和V形槽的角度来确定蚀刻剂和蚀刻掩模的最佳组合。

适当调整窗口尺寸,可以实现U形槽而不是V形槽(如图1所示)。当在暴露平面相遇之前遇到蚀刻停止层时,会发生这种情况。之后,InGaAs层必须通过选择性蚀刻剂去除,否则它将部分吸收来自光纤的光。这将导致凹槽的平滑底面,然后可以用抗反射涂层涂覆该底面,以最小化光纤的反射损失。还有n+层(p-i-n结构的)

厚度已经增加到大约2 μm,使得当

插入凹槽,不会刺穿和损坏探测器。根

V形槽的成功实现是(I)衬底的结晶据这一思想,在InP(100)上制作V形槽

衬底已被执行。的四个重要方面

完美,(ii)掩模图案在特定方向上的精确对准,(iii)掩模材料的良好粘附

和(iv)用于蚀刻InP的特定蚀刻溶液。这些因素影响V形槽的实际形状、蚀刻时底切的程度以及暴露面的表面光滑度,所有这些因素对于光纤与探测器的实际对准都是至关重要的。在目前的工作中,不同的蚀刻掩模材料以及各种蚀刻溶液已经被用于优化V形槽的制造。

讨论

使用HCl:H3PO4 (5:1)蚀刻系统(编号1)蚀刻剖面。—钛作为蚀刻掩模。使用钛作为蚀刻掩模,在[01-1]方向上(沿着524 μm边缘)形成V形槽。在[0-1-1]方向,形成垂直壁。V形槽壁光滑,并以35.3°的角度倾斜于(100)面,如图2所示。

2.这表明暴露的小平面不是像

{111}面与{100}面所成的角度应为54.7°。据报道,在InP {111}A中,HCl的作用不会产生表面。4从表面的倾斜角度来看,暴露的平面被推断为{211}平面。2,6在蚀刻15分钟后,V形槽平面相交于185 m的深度,对应的蚀刻速率约为12 m/min。掩模边缘的底切小到可以忽略不计。

铬作为蚀刻掩模。—铬不能承受这种蚀刻溶液超过2分钟,因此不适合用作1号ES的掩模。

因此,窗口不再被很好地定义。蚀刻14分钟后,窗口的200米边变宽到375米(几乎是其尺寸的两倍)。这可能是由于铬与InP的粘附性差造成的。先前的研究人员已经观察到光致抗蚀剂掩模的底切现象,这通常是由于表面天然氧化物和蚀刻剂之间的反应导致涂覆的光致抗蚀剂和InP衬底之间的粘附力损失。6天然氧化物与HCl的反应速率比与HBr的反应速率快。这可能解释了为什么Cr不能耐受含有HCl的第一蚀刻剂(ES)。使用第二种蚀刻剂(ES no. 2)时,粘附力的损失没有完全去除掩模那么剧烈。然而,底切仍然是值得考虑的。在ES no. 2中,底切与使用Cr掩模的蚀刻深度之比约为0.6。不同蚀刻时间的底切程度如图6所示。

为了进一步研究HBr浓度对底切的影响,蚀刻溶液的组成改变为HBr:CH3COOHo1:1。由于该溶液中HBr的浓度较低,蚀刻速率降低至约7.5 m/min。然而,如图6所示,底切仍然相当高,并且几乎随蚀刻时间线性增加。在该溶液中蚀刻35分钟后,在[0-1-1]方向上每个掩模边缘处的底切为128 m。在该点处的蚀刻深度为260 m。在这种情况下,底切与蚀刻深度的比率降低至0.49。这证明了我们的论点

底切的程度与天然氧化物和蚀刻溶液的反应有关,因为发现降低蚀刻溶液中HBr的浓度会减少底切的程度。

结论

发展了一种简单的自动对准光纤和光电探测器的技术。三种不同的蚀刻掩模材料,即Ti、Cr和SiN用于在InP衬底中蚀刻V形槽,通过该槽可以插入光纤并精确定位。使用两种不同的蚀刻溶液来蚀刻InP。第一种蚀刻溶液(ES 1号)含有HCl∶h3po 4(5∶1),另一种(ES 2号)含有HBr∶ch 3c ooh(3∶2)。已经发现,虽然蚀刻溶液的选择决定了V形槽的角度以及表面光洁度,但是掩模材料和沉积方法决定了底切的量。发现Ti作为掩模材料以最小的底切给出最好的结果。在两种蚀刻溶液中,编号为2的蚀刻溶液是优选的,因为V形槽与表面的倾斜角较大(54.7°),因此,对于给定的窗口尺寸,可以蚀刻出相对较深的槽。暴露墙壁的表面光滑度通过以下方式得到改善。#如何看待割小麦做青贮饲料# #你期待周杰伦的新歌吗# #阴阳师神堕八岐大蛇#

1987年6月,河南洛阳东郊,一机车厂在重建的过程中竟挖出了一件诡异的器物,考古专家一看倒吸一口凉气,惊呼:难道传说是真的,真有外星人?更让人吃惊的是,“外星人”怀里抱着一件前方后圆的东西,专家翻遍典籍,至今都未能破解那到底是什么……

当时洛阳东郊的那个机车厂因种种原因需要重建,起初一切进展顺利,可当工人们修建厂东门时,奇怪的事情发生了!

当时是晚上,当工人们陆陆续续准备放工离厂时,突然有一名工人尖叫起来,原来,他发现瓦砾之下似乎别有洞天。这一喊立马引起了其他准备离去的那些工人的注意,纷纷跑过来围观。

“应该是古墓,这东西可不能乱碰,赶紧报告文物部门吧!”经过一阵简单地扒拉,一个工人轻描淡写地说道。

洛阳,拥有着4000年的建城史,1500年的建都史,它是我们华夏5000年文明的见证者。江湖传闻,河南人在盖新房前,都要事先拿铲子在新房地基下挖一挖土,自行鉴别底下有没有千年古墓。甚至就有人调侃道:“河南,一铲子下去全是祖宗!”

而在那个除旧布新的年代,建房建厂的过程中经常会挖到古墓,当地人早已是见怪不怪,所以当机车厂挖到暗道时,围观的工人都很淡定。

当考古专家听说挖到了古墓,一个个跑得比兔子还快,争先恐后要去现场勘察,尽管当时已经很晚了。

经过初步勘测,专家判断这的确是一座古墓,年代大概可以推算到东汉时期。

因为当时修建机车厂的任务已接近尾声,所以现场到处都有所翻动,以至于古墓遭到了不同程度的破坏,于是,专家们达成一致,立即对该古墓进行抢救性发掘。

本来以为是一座普通的古墓,可墓葬发掘的过程中,伴随着一件诡异青铜器的出现,在场的所有专家都哑口无言,他们惊呼:“难道传说是真的,真有外星人?”

只见那青铜器物造型奇特,说他是人形雕像吧,他的五官又都不同于常人,该雕像的颧骨与眉骨高高隆起,深目高鼻,耳朵异常硕大,甚至还高过了头顶……

就这个相貌,那和古代中原人的形象简直大相径庭啊!更令人震惊的是,这座“人”形雕像的背部居然生出了一对羽翼……

此外,与羽翼呼应的是,该“人”形雕像的腿部也雕刻了羽翅的形状,身上其他部位也刻了很多羽纹、卷草纹和云气纹,静心琢磨下,倒也精美华丽。

所以,当专家们看到这家青铜器物时的第一感觉就觉得它是传说中的“外星人”。

经测量,该“人”形雕像通体鎏金,高15.5厘米,底径9.5厘米,重1495克。

仔细观察,这个“人”是跽坐着的姿态,身体稍稍向前倾,奇怪的是,他的双手合抱着一个前方后圆的筒形器,而筒形器的上方是没有盖子的。

其实,这种似人非人又带有羽翼的雕像在我国并非首次出现!

早在1966年的时候,在陕西西安的南玉丰村汉城遗址,就曾出土过一件类似的青铜小雕像,当时的那件雕像除了手上没有“前方后圆的筒形器”,不是通体鎏金的材质,其他别无二致!

专家还补充,这种似人非人又带有羽翼的“人”,古人称其为“羽人”,这在许多古籍和遗址壁画中经常可以见到。

羽人,又叫羽民,关于他们的记录,最早见于古籍《山海经》。据《山海经》记载,在南方海外有羽民国人,他们全身长满了羽毛,脑袋瘦长,发白眼红嘴尖,背生双翼能飞。

显然,《山海经》记载的羽人形象与当时出土的羽人雕像的形象基本能对得上,但要说到稍微精准一些的记载,则是汉乐府的一首民歌——《长歌行》。

“仙人骑白鹿,发短耳何长!导我上泰华,揽芝获赤幢。来到主人门,奉药一玉箱。主人服此药,身体日康强。发白复还黑,延年寿命长。”

诗中“仙人”的形象就是短发长耳,这和出土的“羽人”雕像基本吻合。而对于“羽人”双手抱着的那个筒形器物,会不会就是诗中所提到的“玉箱”呢?

古人为何会想到羽人这一形象呢?

其实这与当年河西走廊的开放有关,西域与汉的互通使得越来越多的胡人来到汉帝国游历、生活,而那些胡人的容貌多与中原人不同。再加上那些胡人多善于奇技淫巧的表现,使得他们在中原人的印象中增添了几分神秘。

同时,汉代十分崇尚神仙思想,尤其是帝王、诸侯及其他贵族,他们渴望长生,渴望成为仙人,而仙人是可以腾云驾雾、一飞冲天的,因此古人就给他们心中的“仙”赋予了“羽翼”。

随着时间的流逝,人们发现羽化成仙似乎不是一件易事,于是,他们降低了自己的要求,由原先的想成仙变成了渴望得到仙人的指引,使自己增加福寿气运,他们希望在遇到困难时,仙人能帮他们辟不祥。

尽管羽人的来历搞清楚了,但铜羽人抱着的前方后圆的筒形器究竟为何物,专家翻遍了古籍,至今都没找到相关的记载。

有人说,它可能是《长歌行》“奉药一玉箱”中的药箱;也有人说,它是羽人炼丹的丹炉;甚至有人说整个“羽人”雕像其实就是一个插放物品的器座,类似于笔筒。

如今,该鎏金铜羽人雕像被收藏于洛阳博物馆,亲爱的你,有见过这件神器吗?
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乾隆是出了名的「盖印狂人」,所藏名书画都盖满大大小小的印章。但凡是喜欢书画的朋友,对名画上的「乾隆御览之宝」必然不陌生。

在两幅北宋重宝巨作 - 范宽《溪山行旅图》与郭熙《早春图》之上,皆见钤有一枚「乾隆御览之宝」方形印。这枚乾隆常用印后来为民国吴莲伯之子收藏,隐于市场逾半世纪,如今浮出水面,即将于香港拍卖,作为苏富比4月春拍的领衔王牌。

据《乾隆宝薮》及现存实物粗略估计,乾隆一生刻制的玺印达1,800余枚,这数字可谓历代帝王之最。在材质上,乾隆玺印也是多种多样,包括铜、玉、石、水晶、玛瑙、象牙等等,其中以印章石和玉石占大多数。

乾隆刻有众多闲章,内容非常广泛,从表达经国治世的思想,到展现个人性情与嗜好,无所不含。这位文青皇帝热爱收藏,刻了不少鉴藏印,钤于心爱的书画之上。

他编有《石渠宝笈》等多部内府所藏书画著录,《石渠宝笈》收录之作,皆钤盖有「乾隆御览之宝」和「石渠宝笈」两个玺印,另外还要盖「殿名玺」,表明收藏在紫禁城何处,如干清宫、养心殿,还是御书房等地。

乾隆玺印的另一特点,便是同一内容的玺文会刻制多方。例如,「八征耄念」及「八征耄念之宝」共有63方,「乾隆宸瀚」22方,「三希堂」13方。

至于「乾隆御览之宝」亦不例外。据北京故宫所藏的《乾隆宝薮》(乾隆玉玺印谱)所载,刻有此玺文的,约有8枚,大小尺寸各异,以配合书画作品。例如方形印端庄凝重,椭圆形印灵动自然,能从一众印章中跳脱出来。

当然,乾隆亦有偏好的用印。从现存书画所见,他常用的「乾隆御览之宝」有三枚:两枚椭圆形,一枚正方形。正方形的一枚,便是今次苏富比古董拍卖的王牌。此玺高10.7cm,印面7.9cm见方,以白芙蓉石制成。芙蓉石是寿山石的主要品种,为传统印章石,质地温润凝腻,有「似玉而非玉」之誉。此玺雕有太狮少狮钮,有子嗣昌盛之意。

这枚方形「乾隆御览之宝」,钤于无数古代绘画之上,如两幅北宋重宝巨作,范宽《溪山行旅图》与郭熙《早春图》。此两幅名作,加上李唐《万壑松风图》三幅北宋巨碑山水画,被誉为台北故宫的镇馆三宝。

此方「乾隆御览之宝」上一次现身市场,可追溯至1965年伦敦苏富比,后由民国时期吴莲伯之子吴权收入囊中。

吴权起初以收藏邮票和书籍为主,退休后醉心于中国考古学与艺术研究,转而收藏中国艺术品。他与剑桥大学中国艺术及考古学教授郑德坤相交甚笃,在他收藏生涯初期,后者曾提供了不少指导。

1950 年代中到 60 年代末,吴权购入逾千件藏品,几乎涵盖中国艺术每一个门类。他从拍卖会上投得不少名家旧藏,如大名鼎鼎的大维德爵士、「放山居主人」莫里森(Alfred Morrison)等等。1968年,吴权更以父亲吴莲伯之名,在英国南部设立私人博物馆,并不时将藏品借展。

此方玺印事隔半世纪再次现身市场,成为苏富比香港春拍的领衔重器,获独立专场待遇。

过去曾有两枚「乾隆御览之宝」现身拍卖,材质、钮形各异,俱以天价易手。
2010年,一枚青玉螭龙「乾隆御览之宝」玉玺在台北上拍,国泰集团蔡家旧藏,连佣逾折合约RMB 1亿成交,当时创下玉玺拍卖世界纪录。此玉玺为八枚「乾隆御览之宝」中最大,印面11.7cm见方,三螭龙钮。

2018年,一枚铜点金异兽钮「乾隆御览之宝」宝玺在北京保利拍卖,连佣RMB 1.1亿成交。在北京拍卖的一枚,精铜铸造,9.1cm见方,重达3,770克。

由此可见,清朝御玺在市场有一定吸引力。然而,古董市场似未完全克服疫情带来的影响,藏家无法上手、亲眼鉴赏,影响竞投意欲,高价拍品更是首当其冲。

香港苏富比2021年4月春拍,同样以清朝御玺领衔。乾隆一方「纪恩堂」玉玺,连佣HK1.45亿成交。另一方康熙帝「敬天勤民」檀香木玺,估价HK$8,000万,惜乏人问津,流拍收场。

是故,这次「乾隆御览之宝」隆重上拍,竞投表现为众多藏家所关注。最终成绩如何,我们拭目以待。[good][作揖]#文物代言人##历史那些事##文化##遇见艺术##故宫#


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