一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法技术

技术编号:21896361 阅读:55 留言:0更新日期:2019-08-17 16:17
本发明专利技术提出了一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,该方法包括:进行主刻蚀,含有氧气、碳元素和氟元素的第一混合气体在等离子体形态对底层电路上需要去除的聚酰亚胺层的主要厚度层进行刻蚀,其中,第一混合气体中的碳元素和氟元素的原子个数比大于等于2:1,以保证对聚酰亚胺侧壁的有效保护;进行过刻蚀,含有氧气、碳元素且不含氟元素的第二混合气体在等离子体形态对底层电路上聚酰亚胺层的剩余厚度层进行刻蚀直至聚酰亚胺层刻蚀干净并实现图案化。本发明专利技术主刻蚀用高碳氟比的气体进行侧壁保护,有效控制PI层横向钻蚀,减少与设计尺寸偏差,过刻蚀含碳且不含氟,保证侧壁形貌,让刻蚀基本不损伤底部SiN和SiO2,有效保护好结构,扩大刻蚀工艺窗口。

An Anisotropic Etching Method for Graphical Polyimide Layer

【技术实现步骤摘要】
一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法
本专利技术涉及一种半导体制造工艺方法,具体地,涉及一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法。
技术介绍
聚酰亚胺(Polyimide,简称PI)材料是一种综合性能优异的有机高分子材料,主要表现为:1、具有较高的耐高温性,最高耐温可达350~450℃;2、热绝缘性好,热传导系数很小,达到2.5E-4cal/cmsec℃,非常适合作为一些微型结构的绝热垫层;3、电绝缘,是一种不导电的材料;4、使用干法氧气等离子体就可以进行刻蚀、灰化去除等。基于以上优势,常作为一种非制冷红外辐射热计的牺牲层材料来使用。PI一般涂覆于带底层红外探测器处理电路的SiN或SiO2表面,需要干法各向异性刻蚀来获得器件的支撑和顶层红外辐射及接触孔。为了控制PI的各向异性刻蚀形貌,往往需要在O2里增加侧壁保护性气体,目前公开专利或文献报道的方案是O2里增加CHF3或CF4等,该方法可以获得形貌一定程度的各向异性控制,但是因为含有F,所以对SiN或SiO2的选择比都不高,导致对相关材料的损伤较大,即无法兼顾刻蚀形貌和刻蚀选择比。因此,开发一种可以同时兼顾刻蚀形貌与刻蚀选择比的干法刻蚀聚酰亚胺的方法对半导体制造领域及其重要。
技术实现思路
本专利技术的目的至少部分地在于提供一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,可以同时兼顾刻蚀形貌与刻蚀选择比。根据本专利技术的一个方面,提供一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺(PI)层的方法,该方法包括:进行主刻蚀,含有氧气、碳元素和氟元素的第一混合气体在等离子体形态对底层电路上需要去除的聚酰亚胺层的主要厚度层进行刻蚀,其中,第一混合气体中的碳元素和氟元素的原子个数比大于等于2:1,以保证对聚酰亚胺侧壁的有效保护;进行过刻蚀,含有氧气、碳元素第二混合气体在等离子体形态对底层电路上聚酰亚胺层的剩余厚度层进行刻蚀直至聚酰亚胺层刻蚀干净并实现图案化。优选地,进行主刻蚀之前还包括:在底层电路上形成一层钝化层;在钝化层上形成一层聚酰亚胺层;在聚酰亚胺层上形成所需图案的掩膜层。优选地,去除掩膜层,获得所需图案化的聚酰亚胺层图形。优选地,钝化层包括SiN和SiO2。优选地,掩膜层包括SiN、SiO2或a-Si中的任意一种或多种。优选地,掩膜层包括金属Al、Ti、Cr或Ni中的任意一种或多种。优选地,掩膜层为光刻胶层。优选地,第一混合气体包括C4F8、CF4、O2的混合气体。优选地,第一混合气体中,C4F8、CF4、O2流量比(2~3):1:(1~2)。优选地,第一混合气体包括C4F6、CF4、O2的混合气体。优选地,第一混合气体中,C4F6、CF4、O2的流量比为2:1:1。优选地,第二混合气体包括含有CH4和O2的混合气体。优选地,第二混合气体中,CH4和O2的流量比为(1~2):1。优选地,过刻蚀过程中,第二混合气体不对钝化层进行刻蚀。采用本专利技术提供的各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,主刻蚀因为有含碳元素和氟元素的刻蚀气体进行侧壁保护,尤其是控制碳元素和氟元素的原子个数比大于等于2:1,可以保证对聚酰亚胺侧壁的刻蚀保护效果更佳,尤其是可以有效控制聚酰亚胺层的横向钻蚀,从而减少与设计尺寸的偏差,而过刻蚀因为含碳元素且不含氟元素,所以既可以保证形貌侧壁保护,又可以让刻蚀基本不损伤底部SiN和SiO2,有效地保护好结构,扩大了刻蚀工艺窗口。附图说明当结合附图进行阅读时,根据下面详细的描述可以最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意,根据工业中的标准实践,各种部件没有被按比例绘制。实际上,为了清楚地讨论,各个部件的尺寸可以任意地增加或减少。图1为本专利技术实施例的一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法流程图。图2为本专利技术另一实施例的一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法流程图。图3为本专利技术实施例中刻蚀工艺效果示意图。图4为本专利技术另一实施例中刻蚀工艺效果示意图。具体实施方式以下公开内容提供了多种不同实施例或实例,以实现本专利技术的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然,这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如,在以下描述中,在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例,也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外,为了便于描述,本文中可以使用诸如“在...下方”、“在...下面”、“下部”、“在...上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中示出的方位外,空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位),并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。此外,本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。如图1所示,根据本专利技术的一个实施例提供一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,包括:步骤S16:进行主刻蚀,含有氧气、碳元素和氟元素的第一混合气体在等离子体形态对底层电路上需要去除的聚酰亚胺层的主要厚度层进行刻蚀,其中,第一混合气体中的碳元素和氟元素的原子个数比大于等于2:1,以保证对聚酰亚胺侧壁的有效保护;步骤S18:进行过刻蚀,含有氧气、碳元素且不含氟元素的第二混合气体在等离子体形态对底层电路上聚酰亚胺层的剩余厚度层进行刻蚀直至聚酰亚胺层刻蚀干净并实现图案化。本实施例中将底层电路上需要去除的聚酰亚胺使用含有但不局限氧气、碳元素和氟元素的第一混合气体的等离子体形态对聚酰亚胺层进行主刻蚀,主刻蚀采用氧气作为刻蚀气体,含碳元素和氟元素的气体为保护性气体,因为有保护性气体进行侧壁保护,所以刻蚀侧壁的保护效果更佳,尤其是控制碳元素与氟元素的原子个数比大于等于2:1时,可以有效控制聚酰亚胺横向钻蚀,从而减少与设计尺寸的偏差。而过刻蚀采用含碳元素气体作为保护性气体,氧气作为刻蚀气体进行过刻蚀,确保底部电路上的聚酰亚胺完全刻蚀干净。因为含碳元素而不含氟元素,所以基本对常规的材料SiN、SiO2,以及常用金属材料Al、Ti、W、TiN等均不会构成刻蚀损伤,所以达到了提升刻蚀钝化且不会损伤聚酰亚胺以外材料的目的,既可以保证形貌侧壁保护,又可以有效地保护好结构,扩大了刻蚀工艺窗口。如图2所示,并结合图3,根据本专利技术的另一实施例,提供一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,包括:步骤S10:在底层电路上形成一层钝化层;步骤S12:在钝化层上形成一层聚酰亚胺层;步骤S14:在聚酰亚胺层上形成所需图案的掩膜层;步骤S16:进行主刻蚀,含有氧气、碳元素和氟元素的第一混合气体在等离子体形态对底层电路上需要去除的聚酰亚胺层的主要厚度层进行刻蚀,其中,第一混合气体中的碳元素和氟元素的原子个数比大于等于2:1,以保证对聚酰亚胺侧壁的有效保护;步骤S18:进行过刻蚀,含有氧气、碳元素且不含氟元素的第二混合气体在等离子体形态对底层电路上聚酰亚胺层的剩余厚度层进行刻蚀直至聚酰亚胺层刻蚀干净并实现图案化。步骤S20:去除掩膜层,获得所需图案化的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,其特征在于,所述方法包括:进行主刻蚀,含有氧气、碳元素和氟元素的第一混合气体在等离子体形态对底层电路上需要去除的聚酰亚胺层的主要厚度层进行刻蚀,其中,所述第一混合气体中的所述碳元素和所述氟元素的原子个数比大于等于2:1,以保证对聚酰亚胺侧壁的有效保护;进行过刻蚀,含有氧气、碳元素的第二混合气体在等离子体形态对底层电路上所述聚酰亚胺层的剩余厚度层进行刻蚀直至所述聚酰亚胺层刻蚀干净并实现图案化。

【技术特征摘要】
1.一种各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,其特征在于,所述方法包括:进行主刻蚀,含有氧气、碳元素和氟元素的第一混合气体在等离子体形态对底层电路上需要去除的聚酰亚胺层的主要厚度层进行刻蚀,其中,所述第一混合气体中的所述碳元素和所述氟元素的原子个数比大于等于2:1,以保证对聚酰亚胺侧壁的有效保护;进行过刻蚀,含有氧气、碳元素的第二混合气体在等离子体形态对底层电路上所述聚酰亚胺层的剩余厚度层进行刻蚀直至所述聚酰亚胺层刻蚀干净并实现图案化。2.根据权利要求1所述的各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,其特征在于,进行所述主刻蚀之前还包括:在所述底层电路上形成一层钝化层;在所述钝化层上形成一层所述聚酰亚胺层;在所述聚酰亚胺层上形成所需图案的掩膜层。3.根据权利要求2所述的各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,其特征在于,进行所述过刻蚀之后还包括:去除所述掩膜层,获得所需图案化的所述聚酰亚胺层图形。4.根据权利要求2所述的各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,其特征在于,所述钝化层包括SiN和SiO2。5.根据权利要求2或3或4所述的各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,其特征在于,所述掩膜层包括SiN、SiO2或a-Si中的任意一种或多种。6.根据权利要求2或3或4所述的各向异性刻蚀图形化聚酰亚胺层的方法,其特征在于,所述掩...

【专利技术属性】
技术研发人员:李俊杰周娜傅剑宇李永亮杨涛李俊峰王文武
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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