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等离子体增强化学气相淀积(PECVD)和电感耦合等离子体刻蚀(ICP)是半导体制造工业中常用的薄膜淀积和干法刻蚀技术，在微电子、光电子和MEMS等器件制备中发挥着非常重要的作用。本文重点研究了PECVD绝缘膜的淀积特性和ICP的刻蚀特性以及两种技术在相关器件中的应用。主要内容包括以下几个方面：
一、分析了PECVD系统中极板间距、射频频率、功率、衬底温度、气压、反应气体组分和流量等主要工艺参数对SiO2和氮化硅薄膜性能的影响。制备了具有良好台阶覆盖能力的PECVD SiO2薄膜。使用单一频率(13.56MHz)淀积了耐腐蚀的低应力(＜30MPa)氮化硅薄膜。
二、在ICP刻蚀中，通过对F基和Cl基气体刻蚀机理的探讨，分析了掩膜、源功率、偏压功率、工作气压、温度、气体成份和流量等不同参数对ICP刻蚀的影响。以SiO2刻蚀为例，实现了多种条件的刻蚀技术：400nm/min的高速率刻蚀、对掩膜和下层材料的高选择比刻蚀、垂直剖面刻蚀、50°左右的倾斜剖面刻蚀、光刻胶为掩膜的25μm SiO2深刻蚀和形貌良好的纳米图形刻蚀。
三、研究了PECVD和ICP技术中的失效问题、原因分析及排除方法。首先探讨了反应室状况对反应结果的重要影响。PECVD淀积主要分析了膜厚、均匀性、腐蚀速率、颗粒玷污和薄膜龟裂等异常情况。ICP刻蚀以实际的GaAs、InP、GaN和SiO2刻蚀为例对掩膜退缩、undercut、foot、trenching和刻蚀表面粗糙等非理想刻蚀形貌进行了原因分析和改进。讨论了等离子体损伤对器件性能的影响。
四、制备了硅基二氧化硅阵列波导光栅。解决了厚膜SiO2的淀积和刻蚀问题，精确控制了掺Ge的SiO2和BPSG的折射率。
五、提出一种不依赖于光刻分辨率的方法，实现了纳米金属电极间隙结构的批量制备。主要利用了PECVD SiO2良好的保形性台阶覆盖性能和高度各向异性的ICP刻蚀性能。