二氧化硅基片的刻蚀方法技术

本发明专利技术提供一种二氧化硅基片的刻蚀方法，其包括：预处理步骤，向反应腔室内通入氧气，并开启上电极电源和下电极电源，以修饰掩膜侧壁；刻蚀步骤，向反应腔室内通入刻蚀气体，并开启上电极电源和下电极电源，以在二氧化硅基片的表面刻蚀图形。本发明专利技术提供的二氧化硅基片的刻蚀方法，其可以使获得的刻蚀图形的侧壁和底部更平直、更光滑，从而可以提高器件的性能和整体可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，特别涉及一种二氧化硅基片的刻蚀方法。
技术介绍
随着光通信的飞速发展，SiO2光波导因其自身具有的特征成为较理想的波导原件，同时也成为光通信领域研究的热点。随着刻蚀技术的发展，尤其是干法刻蚀技术，其因为具有刻蚀精度高，表面损伤小等优点，逐渐被引入到光波导器件的研制中来。现有的一种二氧化硅基片的刻蚀方法是采用C4F8、Ar和H2的混合气体，并采用光刻胶做掩膜刻蚀二氧化硅基片。该刻蚀方法的主要特点为：采用较高的上电极功率和下电极功率，并且C4F8、Ar和H2的气体流量比例为5：5：1。典型的工艺参数为：腔室压力为4mT；上电极功率为2000W；下电极功率为600W；C4F8的气流量为50sccm；Ar的气流量为50sccm；H2的气流量为10sccm；腔室温度为20℃；工艺时间为230s。图1为采用现有的二氧化硅基片刻蚀方法获得的基片的电镜扫描图。由图1可知，采用上述刻蚀方法获得的刻蚀图形的底部形成有微小的沟槽(如图1中I区域所示)，而且在侧壁出现不连续拐角(如图1中II区域所示)，导致基片顶部被刻蚀。产生这些问题的原因在于：图2为采用光刻之后的光刻胶掩膜的电镜扫描图。如图2所示，由于在光刻胶掩膜2经过光刻之后，掩膜2底部接收到的曝光强度较弱，导致掩膜底部形成较小的凸脚(foot)(如图2中III区域所示)，掩膜2侧壁粗糙不平直，这会造成基片1底部和侧壁粗糙不平直，并在底部形成微小的沟槽，从而会降低器件的性能，削弱器件的整体可靠性。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种二氧化硅基片的刻蚀方法，其可以使获得的刻蚀图形的侧壁和底部更平直、更光滑，从而可以提高器件的性能和整体可靠性。为实现本专利技术的目的而提供一种二氧化硅基片的刻蚀方法，包括：预处理步骤，向反应腔室内通入氧气，并开启上电极电源和下电极电源，以修饰掩膜侧壁；刻蚀步骤，向反应腔室内通入刻蚀气体，并开启所述上电极电源和下电极电源，以在二氧化硅基片的表面刻蚀图形。优选的，在所述刻蚀步骤中，所述刻蚀气体包括Ar、He和N2中的其中一种，以及碳氟类气体。优选的，所述碳氟类气体包括C4F8、CF4或者CHF3。优选的，所述碳氟类的气流量的取值范围在10～40sccm。优选的，所述Ar、He或者N2的气流量的取值范围在70～100sccm。优选的，在所述刻蚀步骤中，所述上电极电源输出的上电极功率的取值范围在800～1500W。优选的，在所述刻蚀步骤中，所述下电极电源输出的下电极功率的取值范围在300～500W。优选的，在所述刻蚀步骤中，刻蚀温度的取值范围在-10～10℃。优选的，在所述预处理步骤中，所述氧气的气流量的取值范围在50～200sccm。优选的，在所述预处理步骤中，所述上电极电源输出的上电极功率的取值范围在500～1500W。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的二氧化硅基片的刻蚀方法，其通过在刻蚀二氧化硅基片的刻蚀步骤之前，进行预处理步骤，即，向反应腔室内通入氧气，并开启上电极电源和下电极电源，可以起到修饰掩膜侧壁的作用，使其变得垂直光滑，从而可以使获得的刻蚀图形的侧壁和底部更平直、更光滑，进而可以提高器件的性能和整体可靠性。附图说明图1为采用现有的二氧化硅基片刻蚀方法获得的基片的电镜扫描图；图2为采用光刻之后的光刻胶掩膜的电镜扫描图；图3为本专利技术提供的二氧化硅基片的刻蚀方法的流程框图；以及图4为采用本专利技术提供的二氧化硅基片的刻蚀方法获得的基片的电镜扫描图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的二氧化硅基片的刻蚀方法进行详细描述。图3为本专利技术提供的二氧化硅基片的刻蚀方法的流程框图。如图3所示，二氧化硅基片的刻蚀方法包括：预处理步骤，向反应腔室内通入氧气，并开启上电极电源和下电极电源，以修饰掩膜侧壁；刻蚀步骤，向反应腔室内通入刻蚀气体，并开启上电极电源和下电极电源，以在二氧化硅基片的表面刻蚀图形。在上述预处理步骤中，氧气的气流量的取值范围在50～200sccm；上电极电源输出的上电极功率的取值范围在500～1500W；下电极电源输出的下电极功率的取值范围在50～150W。典型的工艺参数为：腔室压力为20mT；上电极功率为1000W；下电极功率为100W；O2的气流量为100sccm；腔室温度为0℃；工艺时间为20s。通过在刻蚀二氧化硅基片的刻蚀步骤之前，进行上述预处理步骤，可以起到修饰掩膜侧壁的作用，使其变得垂直光滑，从而可以使获得的刻蚀图形的侧壁和底部更平直、更光滑，进而可以提高器件的性能和整体可靠性。为了消除在刻蚀图形底部形成的微小的沟槽，获得侧壁和底部平直和光滑的形貌，还可以在刻蚀步骤中相对于现有技术调整以下工艺参数。具体地，在刻蚀步骤中，刻蚀气体包括Ar、He和N2中的其中一种，以及碳氟类气体。该碳氟类气体包括C4F8、CF4或者CHF3。在刻蚀过程中，由于带电副产物容易沉积在侧壁，其会影响等离子体中的离子朝向侧壁底部偏转，从而增强了侧壁底部的刻蚀，在该底部形成微小的沟槽。为此，本专利技术提供的二氧化硅基片的刻蚀方法，其通过在刻蚀步骤中采用物理轰击作用较强的气体，例如Ar、He或者N2，可以断开Si-O键，并去除底部由化学反应生成的带电副产物，从而可以避免在图形底部形成微小的沟槽，获得底部平直、光滑的形貌。优选的，碳氟类的气流量的取值范围在10～40sccm，进一步优选为30sccm。Ar、He或者N2的气流量的取值范围在70～100sccm。另外，在刻蚀步骤中，未在刻蚀步骤中向反应腔室内通入H2，由于H2会和光刻胶掩膜发生化学反应，而形成较多的聚合物，因此，不通入H2会进一步较少副产物，从而可以避免在图形底部形成微小的沟槽。刻蚀步骤相对于现有技术采用了较低的上电极功率。现有技术中上电极功率通常为2000W，这会使等离子体中的离子复合反应增加，自由基比例增大，从而导致各向同性刻蚀增加，进而造成侧壁和底部粗糙不平直。而在本专利技术的技术方案中，上电极电源输出的上电极功率的取值范围在800～1500W。在该范围内的上电极功率不仅可以获得侧壁和底部光滑平直的形貌，而且还可以避免因上电极功率过低不能使碳氟类气体有效电离，而导致刻蚀速率较低。刻蚀步骤相对于现有技术采用了较低的下电极功率。现有技术中下电极功率通常为600W，这容易导致刻蚀过程中的轰击作用过强，进而导致在图形底部形成微小的沟槽，事实上，由于碳氟类气体与二氧化硅基片主要进行的是化学刻蚀，因此，下电极功率只要保证轰击作用能够去除在图形表面上形成的少量副产物即可。在本专利技术的技术方案中，下电极电源输出的下电极功率的取值范围在300～500W，进一步为400W。在该范围内的下电极功率可以避免刻蚀过程中的轰击作用过强，从而可以避免在图形底部形成微小的沟槽。刻蚀步骤相对于现有技术采用了较低的刻蚀温度。该刻蚀温度是指在刻蚀过程中二氧化硅基片的温度。该温度通常由冷却器(chiller)来控制。本专利技术的技术方案中，刻蚀步骤采用的刻蚀温度的取值范围在-10～10℃，进一步优选为0℃，而现有技术中刻蚀温度通常为20℃。通过在刻蚀步骤中采用较低的刻蚀温度，不仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化硅基片的刻蚀方法，其特征在于，包括：预处理步骤，向反应腔室内通入氧气，并开启上电极电源和下电极电源，以修饰掩膜侧壁；刻蚀步骤，向反应腔室内通入刻蚀气体，并开启所述上电极电源和下电极电源，以在二氧化硅基片的表面刻蚀图形。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅基片的刻蚀方法，其特征在于，包括：预处理步骤，向反应腔室内通入氧气，并开启上电极电源和下电极电源，以修饰掩膜侧壁；刻蚀步骤，向反应腔室内通入刻蚀气体，并开启所述上电极电源和下电极电源，以在二氧化硅基片的表面刻蚀图形。2.如权利要求1所述的二氧化硅基片的刻蚀方法，其特征在于，在所述刻蚀步骤中，所述刻蚀气体包括Ar、He和N2中的其中一种，以及碳氟类气体。3.如权利要求2所述的二氧化硅基片的刻蚀方法，其特征在于，所述碳氟类气体包括C4F8、CF4或者CHF3。4.如权利要求2或3所述的二氧化硅基片的刻蚀方法，其特征在于，所述碳氟类的气流量的取值范围在10～40sccm。5.如权利要求2所述的二氧化硅基片的刻蚀方法，其特征在于，所述Ar、He或者N2的气流量的取值范围在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成强，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11