[發明專利]一種納米級的鋁刻蝕方法

有效

• 申請號: 201410048607.7
• 申請日: 2014-02-11
• 公開（公告）號: CN103789768A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 徐麗華;董鳳良;苗霈;宋志偉;閆蘭琴;褚衛國
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C23F1/12
• 分類號: C23F1/12;G02B5/18;B82Y40/00;B82Y20/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

技術領域

本發明屬于光學元件的制造技術領域，尤其涉及一種鋁的納米結構的刻蝕方法，可用于如納米結構的鋁線柵偏振器的制造。

背景技術

在集成電路的制造過程中，刻蝕就是利用化學或物理方法有選擇性地從硅片表面去除不需要的材料的過程。從工藝上區分，刻蝕分為濕法刻蝕和干法刻蝕。濕法刻蝕的特點是各向同性刻蝕；干法刻蝕是利用等離子體來進行各向異性刻蝕，可以嚴格縱向和橫向刻蝕。目前干法刻蝕工藝在半導體的制造工藝中較常見。

在半導體干法刻蝕工藝中，根據刻蝕材料的不同，可分為金屬刻蝕、介質刻蝕和硅刻蝕。金屬刻蝕又可以分為金屬鋁刻蝕、金屬鎢刻蝕和氮化鈦刻蝕等。目前，金屬鋁作為連線材料，仍然廣泛應用于DRAM和flash等存儲器，以及0.13μm以上的邏輯產品如光柵中。鋁的光柵具有改進和取代傳統光學元器件的潛力，而且具有適合集成化、減少光路元件、增加光學系統設計的靈活性等優點。通過調整鋁的光柵結構，亞波長光柵能夠實現高透過，高反射，1/4波片和偏振性能。若要達到良好的偏振效果，這就要使鋁光柵的線寬減小至100nm左右。

針對上面所述，需要在透明襯底上，例如玻璃、石英等，加工出鋁的光柵結構，線條寬度為納米級，約100nm左右。目前大多數采用的是納米壓印、干法刻蝕、鍍膜、剝離的工藝方法，如王定理等人利用該工藝制備出半導體激光器的分布反饋光柵（王定理，周寧等，納米壓印制作半導體激光器的分布反饋光柵，微納電子技術第47卷第1期，2010年1月）。但此方法的不足是：納米壓印需要提前加工出模具，并且在壓印過程中控制不好會把模具和玻璃樣片壓碎，成品率不高，工藝復雜。

還有一種制作方法是采用全息曝光工藝來生成圖形，如CN101101344A公開了一種IV型凹面全息光柵的制作工藝流程。技術方案包括:基底處理、涂膠、前烘、全息曝光、顯影、后烘、熱熔、離子束刻蝕、清潔處理、鍍膜。該方法圖形生成的程序比較復雜，并且全息曝光技術利用光的干涉衍射特性，只能生成周期結構的圖形，不能隨意制作非周期圖形。

發明內容

本發明的目的在于提供一種透明襯底上納米級的鋁刻蝕的工藝方法，有效減少關鍵尺寸偏差，提高光柵結構的側壁陡直度，避免線條變窄、側壁斜坡、刻蝕鋁膜變薄等影響光學器件效果的負面結果，提高產品合格率。

為了達到上述目的，本發明采用如下制備方法：

一種納米級的鋁刻蝕方法，包括采用利用0℃以下，例如為-2℃、-5℃、-9℃、-15℃、-20℃等的低溫控制工藝的刻蝕工藝，及清洗工藝。

目前鋁的刻蝕工藝在半導體的制造工藝中較常見，但在光學器件的精細制作中得到應用，更需要刻蝕工藝的精準，要求減少關鍵尺寸的偏差。本發明采用利用低溫控制工藝的刻蝕工藝，及清洗工藝相配合，可有效減少關鍵尺寸的偏差，可控制在＜7nm的范圍內。

作為優選技術方案，本發明所述的鋁刻蝕方法，所述低溫控制工藝的溫度為-10℃-0℃。

作為優選技術方案，本發明所述的鋁刻蝕方法，所述刻蝕工藝中的導熱媒介采用導熱油，優選為泵油和/或真空脂，真空脂也稱硅脂，是一種在真空腔室中涂抹在密封圈上起密封作用的油脂。將導熱油均勻地涂抹在樣片背面，再將樣片背面貼在刻蝕的載片臺上，導熱油不得滲出。

作為優選技術方案，本發明所述的鋁刻蝕方法，所述的刻蝕工藝參數如下：溫度0℃以下，刻蝕壓力為0.2-0.5Pa，上電極ICP功率為200-350W，下電極RF功率為20-80W，Cl₂流量為10-30sccm，BCl₃流量為10-30sccm，N₂流量為1-5sccm，刻蝕時間為15-60s。

優選地，所述的刻蝕工藝參數如下：溫度-10℃-0℃，刻蝕壓力為0.3Pa，上電極ICP功率為250W，下電極RF功率為50W，Cl₂流量為20sccm，BCl₃流量為20sccm，N₂流量為3sccm，刻蝕時間為30-40s。

作為優選技術方案，本發明所述的鋁刻蝕方法，所述的清洗工藝所用的溶液為超純水，所用方式為正面沖洗。