一种通孔刻蚀方法技术

本发明专利技术所述的一种通孔刻蚀方法属于平板显示装置制造领域，将传统的物理干法刻蚀和化学干法刻蚀相结合并分两步进行；在通孔的刻蚀过程中，先采用物理干法刻蚀工艺，然后再进行化学干法刻蚀进行补刻蚀，不但可以避免物理干法刻蚀中常出现的过刻蚀现象，而且利用物理干法刻蚀工艺可以实现快速刻蚀、非等向刻蚀，在通孔中形成倾斜侧壁；有效避免了膜层的损伤。另外，在物理干法刻蚀步骤之后还进行化学干法刻蚀工艺，即使为了保证有效刻蚀深度，在物理干法刻蚀过程中无需设定过刻蚀深度，有效保护了刻蚀终止层，避免膜层损伤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及平板显示装置制造领域，具体涉及一种通孔的刻蚀方法。
技术介绍
随着平板显示技术的快速发展，器件的密集程度和工艺的复杂程度不断增加，对工艺过程的严格控制变得更为重要。其中，通孔作为多层金属层间互联以及器件有源区与外界电路之间的连接通道，在器件结构组成中具有重要作用。现有技术中，常采用干法刻蚀工艺进行通孔的刻蚀。干法刻蚀包括物理干法刻蚀和化学干法刻蚀。物理干法刻蚀是等离子体中的正离子在电场作用下加速，垂直轰击待刻蚀膜层表面进行刻蚀的工艺；物理干法刻蚀沿电场方向的刻蚀速率较大，是非等向性刻蚀，可以将通孔的侧壁刻蚀为斜面，使得形成在通孔上方并通过通孔与刻蚀终止层连接的膜层能够平滑延伸，以增加膜层的平整度，避免膜层断裂的现象发生；但是，正离子轰击的力度大，刻蚀速率高的同时，膜层裂纹较多，容易造成刻蚀终止层的过刻蚀现象。化学干法刻蚀是等离子体中的自由基与待刻蚀膜层发生化学反应，进行刻蚀的工艺；化学干法刻蚀对刻蚀终止层的损伤小，但是刻蚀速率慢，各方向刻蚀速率一致，所刻蚀的通孔侧壁不能形成斜面。针对上述物理干法刻蚀和化学干法刻蚀的优缺点，现有技术中常采用物理干法刻蚀与化学干法刻蚀同时进行，并在物理干法刻蚀过程中采用终点检测装置监控终止层的刻蚀状态的刻蚀方法。虽然有终点检测装置监控终止层的刻蚀状态，但是在正离子的轰击下，自由基在膜层中的渗透速率加快，终止层容易出现过刻蚀的现象；即，即使终点检测装置监控到刻蚀终止层时，反馈至物理和化学干法刻蚀仪器，中止物理和化学干法刻蚀，但化学干法刻蚀中自由基渗透速度加快，沿轰击后膜层中产生的裂纹渗透深度较深，仍处于刻蚀状态，使得刻蚀终止层出现过刻蚀现象，严重影响膜层的性能。另外，由于通孔所占器件表面积的比例过小，即刻蚀终止层占器件表面积的比例过小，导致移除通孔内的刻蚀终止层时，被解离的刻蚀终止层材料的粒子数过少，从而造成产生的终点检测信号过小，且过小的终点检测信号易受环境影响，对物理干法刻蚀工艺中的终点检测过程而言，不易获得精准的检测数据。为此，为了达到有效刻蚀深度，通常会对刻蚀终止层进行过刻蚀。特别是刻蚀终止层上还设置有绝缘层的情况下，为了保证刻蚀终止层与其他层或外界电路之间的有效导通，一般会设定过刻蚀终止层厚度的10～30%，不仅会损伤终止层的膜层特性，还会影响器件的性能。如图1所示，在薄膜晶体管的制备过程中，以半导体层3为刻蚀终止层，需要开设两个贯通层间绝缘层6和栅极绝缘层4的通孔，以便于源\\漏极与半导体层3的接触连接。为了保证有效接触，现有技术常常对半导体层3进行过刻蚀处理，严重影响了器件的性能。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的问题一是现有通孔刻蚀工艺容易造成刻蚀终止层过刻蚀的现象；二是现有通孔刻蚀工艺中刻蚀终止层不易检测，所采用的过刻蚀刻蚀终止层的方法极易损伤膜层特性，从而影响器件性能的问题；针对上述问题提供一种膜层损伤小的通孔刻蚀方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所述一种通孔刻蚀方法，包括如下步骤：S1、在待刻蚀衬底表面涂布光刻胶层，通过光刻工艺形成通孔图案，按通孔深度将衬底沿厚度方向依次分为第一刻蚀层、第二刻蚀层以及刻蚀终止层，第一刻蚀层靠近光刻胶层设置，第一刻蚀层与第二刻蚀层的厚度等于通孔深度；S2、采用物理干法刻蚀工艺按照所述通孔图案对所述第一刻蚀层进行刻蚀；S3、采用化学干法刻蚀（CDE）工艺按照所述通孔图案对所述第二刻蚀层进行刻蚀。步骤S2所述物理干法刻蚀步骤中同时采用终点检测装置进行终点检测停止。所述物理干法刻蚀为反应离子刻蚀（RIE）。所述终点检测装置为电泳沉积（EPD）、激光干涉、反射图谱或发射光谱终点检测装置中的一种。所述第一刻蚀层与所述第二刻蚀层的厚度比为2:1～5:1。所述衬底为单层材料衬底或多种不同材料形成堆叠结构的衬底。所述通孔的孔径为2～5μm。所述通孔的深度为100～500nm。步骤S3之后还包括除去所述光刻胶层的步骤。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1、本专利技术所述的一种通孔刻蚀方法，将传统的物理干法刻蚀和化学干法刻蚀相结合并分两步进行；在通孔的刻蚀过程中，先采用物理干法刻蚀工艺，然后再进行化学干法刻蚀进行补刻蚀，不但可以避免物理干法刻蚀中常出现的过刻蚀现象，而且利用物理干法刻蚀工艺可以实现快速刻蚀、非等向刻蚀，在通孔中形成倾斜侧壁；有效避免了膜层的损伤。2、本专利技术所述的一种通孔刻蚀方法，在物理干法刻蚀步骤之后还进行化学干法刻蚀工艺，即使为了保证有效刻蚀深度，在物理干法刻蚀过程中无需设定过刻蚀深度，有效保护了刻蚀终止层，避免膜层损伤。3、本专利技术所述的一种通孔刻蚀方法，此方法既不会造成过刻蚀现象，也不会影响刻蚀膜层和刻蚀终止层的膜层特性，从而可以保证所制备的半导体器件的性能，提高产品的良率。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1a-1b是现有技术中通孔刻蚀方法流程图；图2a-2d是本专利技术实施例1所述通孔刻蚀方法流程图；图3是本专利技术实施1所述通孔刻蚀方法刻蚀得到的通孔扫描电镜图片；图4是对比例1中所述通孔刻蚀方法刻蚀得到的通孔扫描电镜图片；图5是本专利技术实施例2所述通孔刻蚀方法所制备出的通孔示意图。图中附图标记表示为：1-基板、2-缓冲层、3-半导体层、4-栅极绝缘层、5-栅极层、6-层间绝缘层、7-通孔、71-通孔过刻蚀部分、100-衬底、11-第一刻蚀层、12-第二刻蚀层、13-刻蚀终止层、14-光刻胶层、15-刻蚀层。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本专利技术的构思充分传达给本领域技术人员，本专利技术将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和孔径的尺寸和相对尺寸。反应离子刻蚀设备购自东京电子有限公司（TEL），型号为RIE；电泳沉积终点检测装置购自Verity Investment Inc，型号为SD1024G；化学干法刻蚀设备购自芝浦机电有限公司（Shibaura），仪器型号为CDE802；光刻胶购自安智电子材料集团（AZ），型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通孔刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在待刻蚀衬底表面涂布光刻胶层，通过光刻工艺形成通孔图案，按通孔深度将衬底沿厚度方向依次分为第一刻蚀层、第二刻蚀层以及刻蚀终止层，第一刻蚀层靠近光刻胶层设置，第一刻蚀层与第二刻蚀层的厚度之和等于通孔深度；S2、采用物理干法刻蚀工艺按照所述通孔图案对所述第一刻蚀层进行刻蚀；S3、采用化学干法刻蚀（CDE）工艺按照所述通孔图案对所述第二刻蚀层进行刻蚀。

【技术特征摘要】
1.一种通孔刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在待刻蚀衬底表面涂布光刻胶层，通过光刻工艺形成通孔图案，按通
孔深度将衬底沿厚度方向依次分为第一刻蚀层、第二刻蚀层以及刻蚀终止层，
第一刻蚀层靠近光刻胶层设置，第一刻蚀层与第二刻蚀层的厚度之和等于通
孔深度；
S2、采用物理干法刻蚀工艺按照所述通孔图案对所述第一刻蚀层进行刻
蚀；
S3、采用化学干法刻蚀（CDE）工艺按照所述通孔图案对所述第二刻蚀层
进行刻蚀。
2.根据权利要求1所述的通孔刻蚀方法，其特征在于，步骤S2所述物理
干法刻蚀步骤中同时采用终点检测装置进行终点检测停止。
3.根据权利要求2所述的通孔刻蚀方法，其特征在于，所述物理干法刻蚀
为反应离子刻蚀（RIE）。
4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈策，李建文，胡贤夫，
申请(专利权)人：昆山国显光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32