一种图形化蓝宝石的刻蚀方法及应用技术

技术编号：40025723 阅读：7 留言：0更新日期：2024-01-16 17:27

本发明专利技术涉及一种图形化蓝宝石的刻蚀方法，对形成有光刻胶掩膜图形的蓝宝石衬底进行刻蚀；所述刻蚀包括第一刻蚀阶段和第二刻蚀阶段，所述第一刻蚀阶段的刻蚀气体为BCl<subgt;3</subgt;，所述第二刻蚀阶段的刻蚀气体为Cl<subgt;2</subgt;和BCl<subgt;3</subgt;的混合气体。本方案在刻蚀工艺中，通过在特定的时间加入氯气并进行微调去加速消耗过多的掩膜，达到提升整个制程时间的效果。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体，具体地，涉及一种图形化蓝宝石的刻蚀方法及应用。

技术介绍

1、图形化蓝宝石基板(pss)的制作主要为利用步进式光刻机或压印的方式为两条主流制作方式，目的都是制作圆柱状图形的光刻胶或压印胶作为掩膜，随后以三氯化硼气体(或三氯化硼添加三氟甲烷)进行等离子体刻蚀工艺。在刻蚀过程中，光刻胶(或压印胶)被三氯化硼等离子体刻蚀，而光刻胶(或压印胶)形貌由初期圆柱状转变为圆凸台，再转变为尖锥，最终完全被等离子体刻蚀殆尽。

2、利用压印的方式进行制备需要压印出高度2.7μm、底宽2.1μm、周期3μm的圆柱型，接着进行icp刻蚀，icp一般利用三氯化硼气体解离成等离子体进行干法刻蚀，需要45分钟的时间刻蚀出高度1.8μm、底宽2.8μm的圆锥图形，因保证整片四寸晶圆图形的均匀性在3％以内，故需花费大量时间进行慢速的干法刻蚀，也因为需要留有工艺窗口依照需求图形高度与底宽可在正负0.2μm调整图形大小，所以黄光在制作时势必需要留有掩膜多余量以应付这个调整范围。

3、然而，不管哪种光刻制程都必须使用icp刻蚀设备进行长达45-50分钟的刻蚀时间，需确保整片晶圆高度与底宽均匀性控制在3％以内，和确保光刻胶与蓝宝石基板的选择比达到0.8以上，只能用长时间的缓慢刻蚀来换取，造成刻蚀所需花费的时间较长。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种图形化蓝宝石的刻蚀方法及应用，该方法通过在刻蚀特定的时间加入氯气并进行微调，具有加速消耗过多的掩膜达到提升整个制程时间的效果。

2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种图形化蓝宝石的刻蚀方法，对形成有光刻胶掩膜图形的蓝宝石衬底进行刻蚀；所述刻蚀包括第一刻蚀阶段和第二刻蚀阶段，所述第一刻蚀阶段的刻蚀气体为bcl3，所述第二刻蚀阶段的刻蚀气体为cl2和bcl3的混合气体。

3、可选地，所述第一刻蚀阶段的参数为：bcl3通入量120～140sccm，压力2～4mtorr，上射频功率1900～2100w，下射频功率400～500w，刻蚀25～30分钟；优选地，所述第一刻蚀阶段的参数为：bcl3通入量130sccm，压力3mtorr，上射频功率2000w，下射频功率450w，刻蚀30分钟。

4、可选地，所述第二刻蚀阶段的参数为：bcl3和cl2混合气体通入量120～140sccm，压力2～4mtorr，上射频功率1800～2000w，下射频功率600～700w，刻蚀8～10分钟；优选地，所述第二刻蚀阶段的参数为：bcl3和cl2混合气体通入量130sccm，压力3mtorr，上射频功率2000w，下射频功率650w，刻蚀10分钟。

5、可选地，所述bcl3和cl2混合气体通入量包括bcl3通入量10～120sccm和cl2通入量10～120sccm；优选地，所述bcl3和cl2混合气体通入量包括bcl3通入量110sccm和cl2通入量20sccm。

6、可选地，形成有光刻胶掩膜图形的蓝宝石衬底通过包括如下步骤的方法制备得到：s1、在蓝宝石衬底上涂布光刻胶并烘干；所述光刻胶为uv光刻胶，所述uv光刻胶的厚度为2.8-3.2μm；s2、使用光罩在所述光刻胶上进行压印，采用uv光使所述光刻胶固化并脱模，在所述蓝宝石衬底上形成光刻胶掩膜图形；所述光刻胶掩膜图形的高度为2.6-3.0μm，直径为1.9-2.2μm。

7、可选地，所述光罩通过包括如下步骤的方法制备得到：在具有若干个阵列排列的圆柱形凸起的硅板上倒入聚二甲基硅氧烷，然后进行烘烤，使所述聚二甲基硅氧烷固化并脱模；优选地，所述烘烤温度为68-73℃，时间为28-32min。

8、可选地，所述圆柱形凸起的直径为2.0-2.2μm，高度为2.6-3.0μm；和/或，相邻的两个所述圆柱形凸起之间的距离为1.9-2.2μm；和/或，多个所述圆柱形凸起的排列方式为矩形阵列排列、六方最密堆积排列和随机排列中的一种。

9、可选地，刻蚀后采用98％硫酸和30％双氧水按体积比4：1配制而成的混合溶液对形成的图形化蓝宝石衬底进行清洗。

10、可选地，所述图形化蓝宝石衬底的图形高度为1.75～1.80μm、直径为2.75～2.85μm。

11、本专利技术第二方面提供本专利技术第一方面提供的方法刻蚀得到的图形化蓝宝石在制备半导体器件中的用途。

12、上述技术方案，具有如下有益效果：

13、1、本方案有效的利用了掩膜多余的刻蚀量，在第二刻蚀阶段加入氯气达到快速消耗掩膜去除多余掩膜的目的。

14、2、本方案实现了减少15％刻蚀时间的效果，实际可依据产品需求的大小，调整氯气通入的时间点与通入量。

15、本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

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【技术保护点】

1.一种图形化蓝宝石的刻蚀方法，其特征在于，对形成有光刻胶掩膜图形的蓝宝石衬底进行刻蚀；

2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，所述第一刻蚀阶段的参数为：BCl3通入量120～140sccm，压力2～4mTorr，上射频功率1900～2100W，下射频功率400～500W，刻蚀25～30分钟；

3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，所述第二刻蚀阶段的参数为：BCl3和Cl2混合气体通入量120～140sccm，压力2～4mTorr，上射频功率1800～2000W，下射频功率600～700W，刻蚀8～10分钟；

4.根据权利要求3所述的刻蚀方法，其中，所述BCl3和Cl2混合气体通入量包括BCl3通入量10～120sccm和Cl2通入量10～120sccm；优选地，所述BCl3和Cl2混合气体通入量包括BCl3通入量110sccm和Cl2通入量20sccm。

5.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，形成有光刻胶掩膜图形的蓝宝石衬底通过包括如下步骤的方法制备得到：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述光罩通过包括如下步骤的方法制备得到：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述圆柱形凸起的直径为2.0-2.2μm，高度为2.6-3.0μm；和/或，相邻的两个所述圆柱形凸起之间的距离为1.9-2.2μm；

8.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，刻蚀后采用98％硫酸和30％双氧水按体积比4：1配制而成的混合溶液对形成的图形化蓝宝石衬底进行清洗。

9.根据权利要求8所述的刻蚀方法，其中，所述图形化蓝宝石衬底的图形高度为1.75～1.80μm、直径为2.75～2.85μm。

10.权利要求1～9任意一项所述的方法刻蚀得到的图形化蓝宝石在制备半导体器件中的用途。

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【技术特征摘要】

1.一种图形化蓝宝石的刻蚀方法，其特征在于，对形成有光刻胶掩膜图形的蓝宝石衬底进行刻蚀；

2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，所述第一刻蚀阶段的参数为：bcl3通入量120～140sccm，压力2～4mtorr，上射频功率1900～2100w，下射频功率400～500w，刻蚀25～30分钟；

3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，所述第二刻蚀阶段的参数为：bcl3和cl2混合气体通入量120～140sccm，压力2～4mtorr，上射频功率1800～2000w，下射频功率600～700w，刻蚀8～10分钟；

4.根据权利要求3所述的刻蚀方法，其中，所述bcl3和cl2混合气体通入量包括bcl3通入量10～120sccm和cl2通入量10～120sccm；优选地，所述bcl3和cl2混合气体通入量包括bcl3通入量110sccm和cl2通入量20sc...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟轩，林宏达，翟虎，
申请(专利权)人：浙江丽晖智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：

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