[發(fā)明專利]一種基于反應(yīng)離子刻蝕的鉭酸鋰微圖形化方法

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• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111627811A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹明才;鐘志親;羅文博;李茂榮;戴麗萍;王姝婭
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/033;H01L21/027
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 白小明

本發(fā)明公開了一種基于反應(yīng)離子刻蝕的鉭酸鋰微圖形化方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鉭酸鋰晶體微圖形化，以解決各層材料間應(yīng)力較大使圖案易被破壞的問題，包括：在光刻膠表面依次鍍Ti金屬掩膜和Cr金屬掩膜；用剝離法在鉭酸鋰基底表面制備出金屬掩膜圖案；采用氟基等離子體對制備出金屬掩膜圖案的鉭酸鋰基底進行反應(yīng)離子刻蝕；采用氬等離子體對鉭酸鋰基底進行30s?2min物理轟擊，以去除在樣品表面形成的氟化鋰和氟化鉭酸鹽等高沸點難揮發(fā)性物質(zhì)；重復(fù)上述刻蝕步驟，直至完成鉭酸鋰基底的微圖形化。在鉭酸鋰基底上制作微米級深度的圖形，同時達到圖形的側(cè)壁傾角大，溝槽表面光滑的目的，得到較高的金屬掩膜的選擇比，刻蝕深度較深。

技術(shù)領(lǐng)域

一種基于反應(yīng)離子刻蝕的鉭酸鋰微圖形化方法，本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鉭酸鋰晶體微圖形化的方法。

背景技術(shù)

鉭酸鋰(Lithium tantalate，LiTaO3)是一種重要的鐵電材料，鉭酸鋰晶體以其優(yōu)異的各項性能，如壓電，光電，熱釋電性能等，已經(jīng)在通信，軍事，電力，天文，傳感器等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，逐漸成為國內(nèi)外的研究人員爭相研究的內(nèi)容，而在利用這種晶體制造各種光電，熱釋電器件的過程中，需要對其進行微圖形化以形成各種不同形狀的表面圖形，因此鉭酸鋰的微圖形化技術(shù)顯得尤為重要。

微圖形化的工藝中，反應(yīng)離子刻蝕是最關(guān)鍵的一步，傳統(tǒng)刻蝕方法有濕法刻蝕和干法刻蝕。濕法刻蝕對材料的刻蝕方向沒有選擇性，是一種方向不可控的各向同性的刻蝕方法，無法完成器件所需要的鉭酸鋰的微圖形化。干法刻蝕有很多種，如常用的激光微加工，離子束刻蝕，反應(yīng)離子刻蝕等。目前在刻蝕鉭酸鋰的過程中由于各層材料間應(yīng)力較大使得圖案容易被破壞，因此無法在鉭酸鋰基底制作微米級深度的圖形，此外，現(xiàn)有的氟基等離子刻蝕鉭酸鋰時表面會再沉積氟化鋰和氟化鉭酸鹽等難揮發(fā)性物質(zhì)使得刻蝕速度很慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種基于反應(yīng)離子刻蝕的鉭酸鋰微圖形化方法，以解決上述各層材料間應(yīng)力較大使得圖案容易被破壞的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于反應(yīng)離子刻蝕的鉭酸鋰微圖形化方法，包括如下步驟：

(1)清洗鉭酸鋰基底；

(2)在鉭酸鋰基底上涂光刻膠，曝光和顯影，得到圖形化的光刻膠；

(3)在光刻膠表面依次鍍Ti金屬掩膜和Cr金屬掩膜；

(4)用剝離法在鉭酸鋰基底表面制備出金屬掩膜圖案；

(5)采用氟基等離子體對制備出金屬掩膜圖案的鉭酸鋰基底進行1-5min反應(yīng)離子刻蝕，以刻蝕鉭酸鋰；

(6)采用氬等離子體對鉭酸鋰基底進行30s-2min物理轟擊，以去除在樣品表面形成的氟化鋰和氟化鉭酸鹽等高沸點難揮發(fā)性物質(zhì)；

(7)重復(fù)步驟(5)和(6)，重復(fù)次數(shù)為1-4次，直至刻蝕結(jié)束；

(8)用硝酸鈰銨清洗，去除掉基底表面上殘存的Cr金屬，得微圖形化完成的基底，硝酸鈰銨的濃度為1.4g/ml。