一种硬掩模刻蚀图形的方法及制冷红外探测器的制备方法技术

本发明专利技术提供的一种硬掩模刻蚀图形的方法及制冷红外探测器的制备方法，硬掩模刻蚀图形的方法一次光刻工艺，两次或者三次刻蚀工艺完成了硬掩模刻蚀图形，同时形成了双台阶的刻蚀图形，减少了下切现象的产生，缓解了刻蚀侧壁的内应力，提高了台阶区域的导电能力，并减少后续在台阶上填充物质时产生的填充缺陷，提高了器件在后续工艺中的良率，以及器件的性能。并通过以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第二开口处的硬掩模层，可以形成台阶状的硬掩模层，降低了硬掩模层断裂的现象。降低了硬掩模层断裂的现象。降低了硬掩模层断裂的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种硬掩模刻蚀图形的方法及制冷红外探测器的制备方法


[0001]本专利技术涉及制冷红外探测器
，特别是涉及一种硬掩模刻蚀图形的方法。

技术介绍

[0002]在目前第1-3代半导体制造中，ICP刻蚀(Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体刻蚀)或者RIE刻蚀(Reactive Ion Etching，反应离子刻蚀)是必不可少的工艺步骤。在ICP刻蚀或RIE刻蚀时，通常采用SiO2作为硬膜层，以得到良好的SiO2剖面。
[0003]近年来，ICP刻蚀或RIE刻蚀作为常见的等离子体干法刻蚀，在对硅、二氧化硅、三五族化合物等材料的刻蚀时可以获得很好的刻蚀效果，因此，ICP刻蚀或RIE刻蚀被广泛应用到各种光电子器件的制作工艺中。目前人们已经采用该技术制作基于GaSb材料的制冷红外探测器的SiO2硬掩膜的刻蚀工艺中。SiO2硬掩膜的刻蚀端面具有良好的平整度、垂直度、合适的刻蚀速率、以及高选择比。
[0004]但是，在SiO2硬掩膜的刻蚀过程中，很容易出现下切(undercut)的现象，该现象影响了后续工艺的正常进行，降低了制冷红外探测器的良率和性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种硬掩模刻蚀图形的方法及制冷红外探测器的制备方法，减少下切现象的产生，从而降低其对后续工艺的影响，提高了后续工艺的良率，以及器件的性能。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种硬掩模刻蚀图形的方法，包括以下步骤：
[0007]提供一衬底，所述衬底包括基底和形成于所述基底上的导电材料层；
[0008]在所述衬底上依次形成硬掩模层和图形化的光刻胶层，所述光刻胶层具有第一开口；
[0009]以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第一开口处的硬掩模层，并刻蚀停止在所述硬掩模层中，所述第一开口处的硬掩模层上出现残留物膜层；
[0010]执行清洁工艺以去除所述残留物膜层，同时清洁工艺扩大了所述第一开口的尺寸，以形成第二开口；
[0011]以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第二开口处的硬掩模层，并暴露出所述第二开口处的部分所述导电材料层；
[0012]以图形化的所述光刻胶层为掩模，进一步刻蚀所述第二开口处的硬掩模层以及暴露出的所述导电材料层，并刻蚀停止在所述导电材料层中，以形成图形化的硬掩模层和双台阶的导电材料层，从而形成双台阶的衬底。
[0013]可选的，执行清洁工艺以去除所述残留物膜层，同时清洁工艺扩大了所述第一开口的尺寸，以形成第二开口包括：
[0014]通过所述硬掩模层的表面通入氧气或氧气电浆等离子体，去除所述硬掩模层的表面的残留物膜层，同时清洁工艺扩大了所述第一开口的尺寸，以形成第二开口。
[0015]进一步的，所述清洁工艺通入氧气或氧气电浆等离子体的流量为10sccm～50sccm，控制压力为5mT～50mT；射频功率为90W～500W，工艺时间小于10min。
[0016]进一步的，所述清洁工艺通入氧气或氧气电浆等离子体的流量为20sccm～40sccm，控制压力为10mT～35mT，射频功率为100W～500W，工艺时间小于5min。
[0017]进一步的，所述第二开口的尺寸较第一开口的尺寸大0.5μm～2μm。
[0018]进一步的，以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第一开口处的硬掩模层，并刻蚀停止在所述硬掩模层中包括：
[0019]以图形化的所述光刻胶层为掩模，通过等离子干法刻蚀工艺刻蚀所述第一开口处的硬掩模层，并刻蚀停止在所述硬掩模层中。
[0020]进一步的，等离子干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括SF6、CHF3和Ar的混合气体，其中，CHF3的气体流量为20sccm～80sccm，SF6的气体流量小于30sccm，Ar的气体流量小于50sccm，射频功率为90W～500W，控制压力为4mT～30mT工艺时间为10min～25min。
[0021]进一步的，以图形化的所述光刻胶层为掩模，通过等离子干法刻蚀工艺刻蚀所述第二开口处的硬掩模层，并暴露出所述第二开口处的部分所述导电材料层。
[0022]进一步的，等离子干法刻蚀工艺的刻蚀气体包括CHF3和Ar的混合气体，其中，CHF3的气体流量为60sccm～80sccm，Ar的气体流量小于30sccm，射频功率为90W～500W，控制压力为3mT～30mT。
[0023]另一方面，本专利技术提供了一种制冷红外探测器的制备方法，包括上述所述的硬掩模刻蚀图形的方法。
[0024]与现有技术相比，本专利技术提供的一种硬掩模刻蚀图形的方法及制冷红外探测器的制备方法，硬掩模刻蚀图形的方法包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底包括基底和形成于所述基底上的导电材料层；在所述衬底上依次形成硬掩模层和图形化的光刻胶层，所述光刻胶层具有第一开口；以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第一开口处的硬掩模层，并刻蚀停止在所述硬掩模层中，所述第一开口处的硬掩模层上出现残留物膜层；执行清洁工艺以去除所述残留物膜层，同时清洁工艺扩大了所述第一开口的尺寸，以形成第二开口；以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第二开口处的硬掩模层，并暴露出所述第二开口处的部分所述导电材料层；以图形化的所述光刻胶层为掩模，进一步刻蚀所述第二开口处的硬掩模层以及暴露出的所述导电材料层，并刻蚀停止在所述导电材料层中，以形成图形化的硬掩模层和双台阶的导电材料层，从而形成双台阶的衬底。本专利技术通过一次光刻工艺，两次或三次刻蚀工艺完成了硬掩模刻蚀图形，同时形成了双台阶的刻蚀图形，减少了下切现象的产生，缓解了刻蚀侧壁的内应力，提高了台阶区域的导电能力，并减少后续在台阶上填充物质时产生的填充缺陷，提高了器件在后续工艺中的良率，以及器件的性能；还通过以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第二开口处的硬掩模层，可以形成台阶状的硬掩模层，该台阶状的硬掩模层降低了硬掩模层断裂的现象。
附图说明
[0025]图1a-1c为一种制冷红外探测器的制备方法的各步骤的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术一实施例的一种硬掩模刻蚀图形的流程图；
[0027]图3a-3f为本专利技术一实施例的一种硬掩模刻蚀图形的各步骤的结构示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]图1a-1c中：
[0030]10-超晶格衬底；20-SiO2硬掩模层；30-光刻胶层；40-沟槽；
[0031]图3a-3f中：
[0032]100-衬底；110-基底；120-导电材料层；200-硬掩模层；300-光刻胶层；a-第一开口；b-第二开口。
具体实施方式
[0033]目前的制冷红外探测器的制备方法包括以下步骤：
[0034]如图1a所示，步骤S11：提供一超晶格衬底10，所述超晶格衬底10上形成有SiO2硬掩模层20。
[0035]如图1b所示，步骤S12：在所述硬掩模层20上形成图形化的光刻胶层30，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬掩模刻蚀图形的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底包括基底和形成于所述基底上的导电材料层；在所述衬底上依次形成硬掩模层和图形化的光刻胶层，所述光刻胶层具有第一开口；以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第一开口处的硬掩模层，并刻蚀停止在所述硬掩模层中，所述第一开口处的硬掩模层上出现残留物膜层；执行清洁工艺以去除所述残留物膜层，同时清洁工艺扩大了所述第一开口的尺寸，以形成第二开口；以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第二开口处的硬掩模层，并暴露出所述第二开口处的部分所述导电材料层；以图形化的所述光刻胶层为掩模，进一步刻蚀所述第二开口处的硬掩模层以及暴露出的所述导电材料层，并刻蚀停止在所述导电材料层中，以形成图形化的硬掩模层和双台阶的导电材料层，从而形成双台阶的衬底。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，执行清洁工艺以去除所述残留物膜层，同时清洁工艺扩大了所述第一开口的尺寸，以形成第二开口包括：通过对所述硬掩模层的表面通入氧气或氧气电浆等离子体，去除所述硬掩模层的表面的残留物膜层，同时清洁工艺扩大了所述第一开口的尺寸，以形成第二开口。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述清洁工艺通入氧气或氧气电浆等离子体的流量为10sccm～50sccm，控制压力为5mT～50mT；射频功率为90W～500W，工艺时间小于10min。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述清洁工艺通入氧气或氧气电浆等离子体的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天伦，李明霞，
申请(专利权)人：上海丽恒光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：