一种氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法技术

本公开涉及一种氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，包括：选用表面覆盖有二氧化硅的硅片作为基底；清洗基底并干燥；将基底放置于磁控溅射腔室中央，在二氧化硅表面溅射氧化物作为模板层；在模板层的表面覆盖光刻胶；对覆盖的光刻胶通过光刻工艺在紫外线下曝光进行图案化；将经过图案化的基底浸入显影液中去除被曝光的光刻胶及其下方的氧化物，露出图案化的二氧化硅窗口；将露出二氧化硅窗口的基底浸泡入丙酮溶液去除未被曝光的光刻胶，获得覆盖有图案化氧化物模板的基底；将覆盖有图案化氧化物模板的基底浸入二氧化硅刻蚀液，从二氧化硅窗口对硅片表面覆盖的二氧化硅进行刻蚀，直至露出硅片，形成图案化的硅窗口；将形成图案化硅窗口的基底浸入显影液中去除氧化物模板，获得带有图案化硅窗口的二氧化硅基底

【技术实现步骤摘要】
一种氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法


[0001]本公开涉及半导体图案化制备及半导体结构微纳加工
，具体而言，涉及一种氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法
。

技术介绍

[0002]基于硅的半导体器件及其集成电路是构成现代电子信息时代的物质基石，包括先进图像传感器芯片以及计算机运算芯片在内的超大规模集成电路的制备全部依赖于
CMOS
制备工艺，在制备工艺中最为重要的是如何在整体的硅晶圆上制备出立体的微纳器件结构
。
[0003]当前实现微纳器件的加工方法主要是通过光刻工艺将整块晶圆图案化，并通过刻蚀工艺按照光刻图形制备出所需的微纳器件结构
。
根据
CMOS
制备工艺，超大规模集成电路的制备通常需要在覆盖有二氧化硅的硅晶圆上刻蚀出底层的硅窗口，以此来制备最基本的晶体管单元，因此在不影响单元分离的同时保证窗口制备的刻蚀方法是制备器件微纳结构的最核心步骤
。
[0004]当前的刻蚀方法分为干法刻蚀及湿法刻蚀，干法刻蚀通常是通过高纯氩或者六氟化硫等气体物理轰击或者与二氧化硅反应从而实现二氧化硅的刻蚀，虽然干法刻蚀的选择性及各向异性较好，对于光刻胶图案化的破坏较小，但刻蚀设备价格昂贵，且产生的生产尾气需要单独进行尾气处理，因此在较大制程工艺中通常采用更为简单廉价的湿法刻蚀进行二氧化硅刻蚀
。
[0005]然而，湿法刻蚀的各向异性较差，许多带有图案化信息的光刻胶掩模与二氧化硅间的结合力不够紧密，从而导致被光刻胶掩模覆盖的二氧化硅也会在刻蚀液中发生侧向侵蚀，进而导致带有图案化信息的光刻胶连带脱落，最终致使图案化微纳器件结构制备失败
。
[0006]相比光刻胶，有许多氧化物模板在刻蚀液中表现出良好的稳定性，且其与二氧化硅的结合力较为紧密，能够很好的抑制刻蚀液对于掩模部分的侵蚀
。
[0007]因此，寻找通用性氧化物模板来辅助湿法刻蚀是实现二氧化硅图案化刻蚀的有效途径
。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，为了解决现有技术中存在的问题，本公开提供了一种氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，以实现不破坏图案化结构的通用二氧化硅湿法刻蚀
。
[0009]为达到上述目的，根据本公开的一个方面，提供了一种氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，该方法包括：选用表面覆盖有二氧化硅的硅片作为基底；清洗基底并干燥；将基底放置于磁控溅射腔室中央，在二氧化硅表面溅射氧化物作为模板层；通过旋涂工艺在模板层的表面覆盖光刻胶；对覆盖的光刻胶通过光刻工艺在紫外线下曝光进行图案化；将经过图案化的基底浸入显影液中去除被曝光的光刻胶及其下方的氧化物，露出图案化的二氧化硅窗口；将露出二氧化硅窗口的基底浸泡入丙酮溶液去除未被曝光的光刻
胶，获得覆盖有图案化氧化物模板的基底；将覆盖有图案化氧化物模板的基底浸入二氧化硅刻蚀液，从二氧化硅窗口对硅片表面覆盖的二氧化硅进行刻蚀，直至露出硅片，形成图案化的硅窗口；将形成图案化硅窗口的基底浸入显影液中去除氧化物模板，获得带有图案化硅窗口的二氧化硅基底
。
[0010]上述方案中，所述清洗基底的步骤包括：依次用丙酮清洗
10
‑
20
分钟
、
无水乙醇清洗
10
‑
20
分钟
、
去离子水清洗
10
‑
20
分钟
、
等离子体清洗5‑
15
分钟
。
[0011]上述方案中，所述在基底的二氧化硅层表面溅射氧化物作为模板层的步骤中，所述氧化物为可溶于碱溶液的氧化物，包括氧化锌
、
氧化铝或氧化钨
。
[0012]上述方案中，所述通过旋涂工艺在模板层的表面覆盖光刻胶的步骤中，所述光刻胶采用正胶或负胶，经紫外线曝光后能够被显影液去除或硬化
。
[0013]上述方案中，所述通过旋涂工艺在模板层的表面覆盖光刻胶的步骤中，所述旋涂工艺的旋涂转速为
1000rpm
至
4000rpm
，旋涂时间为
20
秒至
50
秒
。
[0014]上述方案中，所述对覆盖的光刻胶通过光刻工艺在紫外线下曝光进行图案化的步骤中，所述光刻工艺的图案化曝光时间为5秒至
15
秒
。
[0015]上述方案中，所述将经过图案化的基底浸入显影液中去除被曝光的光刻胶及其下方的氧化物的步骤中，所述显影液为碱性溶液，包括氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液
。
[0016]上述方案中，所述将覆盖有图案化氧化物模板的基底浸入二氧化硅刻蚀液的步骤中，所述二氧化硅刻蚀液的成分为氢氟酸
、
氟化铵以及去离子水，所述氢氟酸体积为1至
10
毫升，氟化铵质量为0至
20
克，去离子水体积为
10
至
60
毫升
。
[0017]上述方案中，所述从二氧化硅窗口对硅片表面覆盖的二氧化硅进行刻蚀的步骤中，所述刻蚀时间为2至
10
分钟
。
[0018]上述方案中，所述将形成图案化硅窗口的基底浸入显影液中去除氧化物模板的步骤中，所述显影液为碱性溶液，包括氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液
。
[0019]上述方案中，所述将形成图案化硅窗口的基底浸入显影液中去除氧化物模板之后，还包括：在去离子水中多次清洗后用氮气气流烘干
。
[0020]根据本公开的另一个方面，提供了一种带有图案化硅窗口的二氧化硅基底，应用所述的氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法得到
。
[0021]从上述技术方案可以看出，本公开提供的氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，能够简单且成本地实现不破坏图案化结构的通用二氧化硅湿法刻蚀，并具有以下有益效果：
[0022]1、
本公开提供的氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，通过在二氧化硅表面溅射氧化物作为模板层，将覆盖有图案化氧化物模板的基底浸入二氧化硅刻蚀液，从二氧化硅窗口对硅片表面覆盖的二氧化硅进行刻蚀，直至露出硅片，形成图案化的硅窗口，然后将形成图案化硅窗口的基底浸入显影液中去除氧化物模板，获得带有图案化硅窗口的二氧化硅基底，获得了选择比良好，图形锐利的图案化硅窗口，为湿法刻蚀二氧化硅实现硅的图案化提供了新的途径
。
[0023]2、
本公开提供的氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，其优势在于，氧化物模板的制备方法简单，且制备成本较低
。
氧化物的制备无需化学气相反应或者液相反应，仅可通过热蒸镀
、
溅射等物理气相沉积等便捷方法就可获得连续致密的氧化物薄膜
作为模板，而选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，其特征在于，该方法包括：选用表面覆盖有二氧化硅的硅片作为基底；清洗基底并干燥；将基底放置于磁控溅射腔室中央，在二氧化硅表面溅射氧化物作为模板层；通过旋涂工艺在模板层的表面覆盖光刻胶；对覆盖的光刻胶通过光刻工艺在紫外线下曝光进行图案化；将经过图案化的基底浸入显影液中去除被曝光的光刻胶及其下方的氧化物，露出图案化的二氧化硅窗口；将露出二氧化硅窗口的基底浸泡入丙酮溶液去除未被曝光的光刻胶，获得覆盖有图案化氧化物模板的基底；将覆盖有图案化氧化物模板的基底浸入二氧化硅刻蚀液，从二氧化硅窗口对硅片表面覆盖的二氧化硅进行刻蚀，直至露出硅片，形成图案化的硅窗口；以及将形成图案化硅窗口的基底浸入显影液中去除氧化物模板，获得带有图案化硅窗口的二氧化硅基底
。2.
根据权利要求1所述的氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，其特征在于，所述清洗基底的步骤包括：依次用丙酮清洗
10
‑
20
分钟
、
无水乙醇清洗
10
‑
20
分钟
、
去离子水清洗
10
‑
20
分钟
、
等离子体清洗5‑
15
分钟
。3.
根据权利要求1所述的氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，其特征在于，所述在基底的二氧化硅层表面溅射氧化物作为模板层的步骤中，所述氧化物为可溶于碱溶液的氧化物，包括氧化锌
、
氧化铝或氧化钨
。4.
根据权利要求1所述的氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，其特征在于，所述通过旋涂工艺在模板层的表面覆盖光刻胶的步骤中，所述光刻胶采用正胶或负胶，经紫外线曝光后能够被显影液去除或硬化
。5.
根据权利要求4所述的氧化物模板辅助湿法刻蚀图案化二氧化硅的方法，其特征在于，所述通过旋涂工艺在模板层的表面覆盖光刻胶的步骤中，所述旋涂工艺的旋涂转速为
1000rpm
至
4000...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽丽，李哲新，娄正，郑贻强，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：