降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法技术

本发明专利技术涉及一种降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法，属于光通讯

【技术实现步骤摘要】
降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法


[0001]本专利技术涉及一种降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法，属于光通讯
Ⅲ‑Ⅴ
族有源芯片


技术介绍

[0002]Ⅲ‑Ⅴ
族有源芯片是光通讯领域中最重要的部分，其通过PN结实现光电转换。目前光通讯领域中的芯片几乎100％是使用刻蚀工艺制作的，因此刻蚀工艺是
Ⅲ‑Ⅴ
族有源芯片制作工艺中最为重要的工艺。
[0003]Ⅲ‑Ⅴ
族有源芯片的刻蚀工艺主要是反应离子刻蚀工艺(RIE)和感应耦合等离子刻蚀工艺(ICP)，ICP常规刻蚀工艺的主要步骤是：在真空低气压下，ICP射频电源产生射频并输出到环形耦合线圈，刻蚀气体(氩气参与的混合气体)经耦合辉光放电，产生高密度的等离子体，在下电极RF(radio frequency)射频作用下，这些等离子对基片表面进行轰击，基片材料的化学键被打断，与刻蚀气体反应生成挥发性物质，以气体形式脱离基片，从真空管路被抽走。
[0004]RIE常规刻蚀工艺的主要步骤是：在低真空和射频电压(RF，radio frequency)激励下，刻蚀气体(氩气或氩气参与的混合气体)进行辉光放电，产生高密度的等离子体，这些等离子体与基片材料表面的原子起化学反应,形成挥发性物质，以气体形式脱离基片，从真空管路被抽走。
[0005]刻蚀工艺中希望刻蚀出来结构的侧壁是垂直的，但实际的刻蚀结果往往偏离了人们的预期。因为刻蚀出来的形状在很大程度上是光刻胶形貌的传递，而光刻胶中的驻波效应使得光刻胶曝光显影以后的侧壁不可能垂直的。刻蚀工艺中的刻蚀气体中的化学反应气体成分将会放大光刻胶的倾斜效果，使侧壁倾斜，为了得到理想的刻蚀结果，人们在刻蚀过程中加入了物理进行反应方向的平衡，已取得理想的刻蚀效果。由于氩离子几乎不与其他化学物质进行化学反应，所以刻蚀过程中的氩离子作用是对刻蚀材料进行物理轰击。通过调节化学作用和物理作用间的平衡以克服纯化学作用造成的刻蚀侧壁形貌陡直度不佳问题，也就是通过调节氩气的流量和工艺压力对刻蚀的侧壁形貌进行调节。
[0006]综上可以看出，在刻蚀过程中氩气作用十分重要，然而
Ⅲ‑Ⅴ
族有源芯片受到氩离子的轰击也会产生一些副作用，最突出的问题就是轰击带来的损伤。轰击损伤产生的缺陷扩展到有源区将会增加
Ⅲ‑Ⅴ
族有源芯片的PN结漏电的风险，甚至导致芯片失效。为此，亟需解决或者减少半导体刻蚀工艺中带来的轰击损伤问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：解决或者减少半导体刻蚀工艺中带来的轰击损伤问题。
[0008]本专利技术所述的一种降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法，通过使用氖气或者氖气参与的混合气体作为
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的刻蚀气体，在反应性离子刻蚀(RIE,
Reaction Ion Etching)工艺和感应耦合等离子体刻蚀(ICP,Inductively Couple Plasma)工艺中，降低
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的表面损伤。
[0009]优选的，所述通过使用氖气或者氖气参与的混合气体作为
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的刻蚀气体，在反应性离子刻蚀(RIE,Reaction Ion Etching)工艺中降低
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的表面损伤的具体方法为：在低真空和一定的RF(radio frequency)射频功率激励下，使用氖气或者氖气参与的混合气体作为刻蚀气体，进行刻蚀
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的工艺。
[0010]优选的，所述通过使用氖气或氖气参与的混合气体作为
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的刻蚀气体，在感应耦合等离子体刻蚀(ICP,Inductively Couple Plasma)工艺中，降低
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的表面损伤的具体方法为：在低真空、一定温度、一定ICP射频功率和一定RF射频功率激励下，使用氖气或者氖气参与的混合气体作为刻蚀气体，进行刻蚀
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的工艺。
[0011]优选的，所述低真空条件为：5mToor
‑
15mToor。
[0012]优选的，所述一定温度条件为：5℃
‑
200℃。
[0013]优选的，所述ICP射频电源的射频功率范围在50W
‑
600W。
[0014]优选的，所述的RF射频电源的射频功率范围在100W
‑
2000W。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]1、氖的原子量为20.2，氩的原子量40，除刻蚀气体外，其他采用相同的刻蚀条件，采用氖混合气的轰击作用比采用氩混合气的轰击作用明显减弱，产生的损伤也会大大降低。
[0017]2、降低工作电压可以降低氩离子的能量，减少损伤，但是电压低到一定程度将使氩气的离化不稳定，所以，降低工作电压是由一定限度的。氩气的电离能为15.8eV，氖气的电离能是21.6eV。氖气的离化能虽然比氩气提高了近28％，但离子的质量降低了1倍，所以采用氖混合气代替氩混合气，刻蚀过程中可控制的范围增大，特别是低能范围，便于调整轰击强度。
[0018]3.氖气、氩气两种气体在低压状态下都很容易电离，生成气态带电离子，采用氖气代替氩气不会提高刻蚀工艺对设备的要求和工艺难度。
[0019]4.由于该方法大大减少了刻蚀工艺过程中对
Ⅲ‑Ⅴ
有源芯片PN结的损伤，大大提高了器件的性能，改善半导体器件工艺，发展出更优的
Ⅲ‑Ⅴ
族有源芯片。
具体实施方式
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或技术方案，下面将对实施例或技术方案描述作简单地介绍，显而易见地，下面描述仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。
[0021]本专利技术公布了一种降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法，通过使用氖气或者氖气参与的混合气体作为
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的刻蚀气体，在反应性离子刻蚀(RIE,Reaction Ion Etching)工艺和感应耦合等离子体刻蚀(ICP,Inductively Couple Plasma)刻蚀工艺中，降低
Ⅲ‑Ⅴ
族有源器件材料的表面损伤。
[0022]具体的，本专利技术公布了一种基于氖混合气作为刻蚀气体的RIE刻蚀和ICP刻蚀方
法，此方法使用氖混合气代替氩混合气作为RIE刻蚀和ICP的刻蚀气体，在低真空和一定的RF射频功率激励下，进行RIE刻蚀；在低真空、一定温度、一定ICP射频功率和一定RF射频功率激励下，进行ICP刻蚀。
[0023]实施例1
[0024]本实施例提供了一种降低半导体ICP刻蚀工艺中轰击损伤的方法，具体包括以下步骤：
[0025](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法，其特征在于，在反应性离子刻蚀工艺和感应耦合等离子体刻蚀工艺中，使用氖气参与的混合气体作为
Ⅲ‑Ⅴ
族化合物材料的刻蚀气体。2.根据权利要求1所述降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法，应用在所述反应性离子刻蚀工艺中的具体方法为：在低真空和一定的RF射频功率激励下，使用氖气或者氖气参与的混合气体作为刻蚀气体，进行
Ⅲ‑Ⅴ
族化合物材料刻蚀的工艺。3.根据权利要求1所述降低半导体刻蚀工艺中轰击损伤的方法，应用在所述感应耦合等离子体刻蚀工艺中的具体方法为：在低真空、一定温度、一定ICP射频功率和一定RF射频功率激励下，使用氖气或者氖气参与的混合气体作为刻蚀气体，进行

【专利技术属性】
技术研发人员：季安，李韶杰，曹玉莲，
申请(专利权)人：山东中科际联光电集成技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：