[發明專利]一種用于光波導的硅片溝槽刻蝕方法

有效

• 申請號: 201610033889.2
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105589131B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 李冰;姜劍光;陳東石
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十三研究所
• 主分類號: G02B6/136
• 分類號: G02B6/136;G02B6/138
• 代理公司: 上海市嘉華律師事務所 31285
• 代理人: 黃琮;夏燁

1.一種用于光波導的硅片溝槽刻蝕方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：在硅襯底(21)表面上依次沉積一介質層(31)和一屏蔽層，所述介質層(31)為氧化硅層或氮化硅層，所述屏蔽層為多晶硅層(51)或非晶硅層；

S2：利用硅溝槽加工光刻版在屏蔽層表面形成光刻膠的屏蔽圖形；

S3：采用干法等離子體刻蝕工藝對所述屏蔽層進行第一次刻蝕，在刻蝕過程中會產生一種聚合物，刻蝕結束后會沉積在介質層(31)表面、光刻膠(41)表面和側壁以及多晶硅層溝槽(53)側壁，刻蝕后去除上述聚合物以及光刻膠，形成屏蔽層溝槽并裸露出部分介質層(31)；

S4：以第一次刻蝕后的多晶硅層或非晶硅層為屏蔽層，采用干法等離子體刻蝕工藝對所述介質層(31)進行第二次刻蝕，形成介質層溝槽(33)并裸露出部分硅襯底(21)；

S5：采用硅溝槽加工光刻版的反版或者光刻膠平坦化的方法，在裸露的硅襯底表面形成光刻膠的屏蔽圖形，采用干法等離子體刻蝕工藝對裸露的屏蔽層進行第三次刻蝕，在刻蝕過程中會產生一種聚合物，沉積在介質層(31)表面、硅襯底(21)表面以及介質層溝槽(33)側壁，刻蝕后去除上述聚合物以及光刻膠；

S6：以殘留的介質層為屏蔽層，采用干法等離子體刻蝕工藝進行硅刻蝕，去除殘留的介質層得到需要的硅溝槽(23)。

2.如權利要求1所述 的用于光波導的硅片溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述多晶硅層采用CVD沉積方式或外延方式沉積在硅襯底表面。

3.如權利要求1所述 的用于光波導的硅片溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述步驟S3還包括采用在多晶硅層(51)表面生長熱氧化層再剝離的方法對多晶硅側壁進行光滑處理。

4.如權利要求3所述 的用于光波導的硅片溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述步驟S3采用濕氧氧化生長熱氧化層，所述熱氧化層的厚度范圍為150nm～200nm。

5.如權利要求1所述 的用于光波導的硅片溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述步驟S3還包括采用熱處理方式對多晶硅層(51)側壁進行再結晶處理，熱處理溫度為1150度，熱處理時間大于0.5小時。

6.如權利要求1所述 的用于光波導的硅片溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述步驟S5中采用的光刻膠平坦化的方法包括如下步驟：在多晶硅層(51)及裸露出的硅襯底(21)表面涂布一層光刻膠，使得多晶硅層(51)高低臺階處對應的光刻膠表面基本共面，采用干法去膠工藝慢慢剝離光刻膠，直至多晶硅層(51)表面露出。

7.如權利要求1所述 的用于光波導的硅片溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述第一次刻蝕氣體以Cl/HBr為主，帶有少量的CF4，壓力為15mt，上部電極功率為600W，下部電極功率為140W，刻蝕時間為80s；所述第二次刻蝕氣體以C4F6為主，帶有一定量的O2和Ar，壓力為40mt，上部電極功率1200W，磁場為15Gaus。