[發(fā)明專利]以光刻膠為掩膜對二氧化硅進(jìn)行深刻蝕的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910081225.3
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN101852893A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李艷;楊富華;裴為華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: G02B6/136
• 分類號: G02B6/136
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化硅材料刻蝕技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種使用互感耦合等離子體刻蝕(ICP)以光刻膠為掩膜對二氧化硅進(jìn)行深刻蝕的方法。

背景技術(shù)

在SiO₂/Si光波導(dǎo)和硅基神經(jīng)探針中，二氧化硅深刻蝕是非常重要的步驟。深達(dá)幾微米甚至幾十微米，側(cè)壁垂直、光滑的二氧化硅深刻蝕一直是工藝的難點(diǎn)。

互感耦合等離子體刻蝕(Inductively?Coupled?Plasma，ICP)，利用高密度等離子體與刻蝕材料發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)粒子轟擊產(chǎn)生的物理反應(yīng)共同作用進(jìn)行微細(xì)尺寸的刻蝕。與濕法刻蝕及傳統(tǒng)的等離子刻蝕相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：刻蝕速率快，選擇比高，大面積均勻性好，刻蝕剖面的各向異性刻蝕程度高，可進(jìn)行高質(zhì)量的精細(xì)線條刻蝕，獲得優(yōu)異的刻蝕形貌。因此在CMOS技術(shù)、微機(jī)械系統(tǒng)、集成光電子學(xué)等方面獲得了廣泛地應(yīng)用。

在深二氧化硅的干法刻蝕中，一般采用多晶硅或金屬作為掩膜。這是因?yàn)楣饪棠z抗刻蝕能力差，導(dǎo)致光刻膠與二氧化硅的選擇比低，在進(jìn)行二氧化硅深刻蝕時不能有效掩蔽，無法滿足刻蝕要求。

但是采用多晶硅或金屬作為掩膜除了正常光刻，將增加制備多晶硅或金屬掩膜層、掩膜層圖形化、清洗等多個步驟，不僅增加了工藝復(fù)雜性，還加大了工藝失敗率。

此外，采用多晶硅或金屬作為掩膜還具有其他方面的不足。如果以多晶硅為掩膜，制備多晶硅時需經(jīng)過高溫過程，對于已經(jīng)擴(kuò)散或離子注入和已經(jīng)進(jìn)行金屬布線等情況將不能適用。同時多晶硅的圖形化又有新的難題，如果使用濕法腐蝕，得到的掩膜表面形貌差，會嚴(yán)重影響二氧化硅刻蝕后的表面形貌，使用干法刻蝕得到的掩膜表面形貌較好，但工藝復(fù)雜，成本過高。

如果以金屬為掩膜，圖形化面臨著和多晶硅同樣的問題。而且在刻蝕過程中，金屬掩膜在高能粒子的轟擊下四處散落，落在需要刻蝕的表面上形成微掩膜，造成刻蝕表面的粗糙化。

直接使用光刻膠作為掩膜進(jìn)行二氧化硅深刻蝕不僅工藝簡單，而且側(cè)壁平整度也較好。但是需要克服以下困難：光刻膠抗刻蝕能力差，選擇比低，刻蝕剖面不夠陡直。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種以光刻膠為掩膜對二氧化硅進(jìn)行深刻蝕的方法，工藝簡單，選擇比高，刻蝕深度可以超過25微米，而且刻蝕形貌好，側(cè)壁光滑陡直。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種以光刻膠為掩膜對二氧化硅進(jìn)行深刻蝕的方法，該方法包括：

步驟1：在二氧化硅樣品表面制備光刻膠掩膜；

步驟2：對光刻膠掩膜進(jìn)行梯度升溫堅(jiān)膜；

步驟3：采用ICP干法刻蝕二氧化硅樣品。

上述方案中，所述步驟1包括：將二氧化硅樣品清洗后，經(jīng)過勻膠、前烘、曝光、后烘和顯影，制備出光刻膠掩膜。所述光刻膠采用厚膠，轉(zhuǎn)速2500～3000轉(zhuǎn)，光刻膠的厚度為7～10微米。

上述方案中，所述步驟2包括：將二氧化硅樣品放置在烘箱中，120℃先堅(jiān)膜60分鐘以上，升溫至150℃再堅(jiān)膜30～60分鐘。

上述方案中，所述步驟3包括：將二氧化硅樣品送入真空室，襯底溫度設(shè)在20℃，并使用He氣冷卻，采用上電極功率為1000～1200W，下電極功率為280～320W，氣壓為0.5Pa，并添加10～15sccm的H₂提高選擇比，刻蝕氣體C₄F₈為15～20sccm，稀釋氣體He為170sccm，反應(yīng)時間為1小時。

(三)有益效果

本發(fā)明以光刻膠為掩膜進(jìn)行二氧化硅深刻蝕，具有工藝簡單快捷，選擇比高，刻蝕深度可達(dá)25微米，刻蝕形貌好，側(cè)壁陡直等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的以光刻膠為掩膜對二氧化硅進(jìn)行深刻蝕的工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明提供的以光刻膠為掩膜對二氧化硅進(jìn)行深刻蝕后樣品的掃描電鏡(SEM)照片(已去除剩余光刻膠)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的以光刻膠為掩膜對二氧化硅進(jìn)行深刻蝕的工藝流程圖，該方法包括：

步驟1：在二氧化硅樣品表面制備光刻膠掩膜；

在本步驟中，樣品清洗后，經(jīng)過勻膠、前烘、曝光、后烘、顯影等工序制備出光刻膠掩膜。采用厚膠，轉(zhuǎn)速2500～3000轉(zhuǎn)，光刻膠厚度7～10微米。