一种提高背孔工艺中金属Ni掩膜选择比的方法技术

一种提高背孔工艺中金属Ni掩膜选择比的方法，其特征在于，该方法是采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成NiCl3。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该方法是采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成NiCl3。本专利技术通过对Ni金属掩膜表面的进行钝化处理，能够降低SiC背孔刻蚀过程中的金属刻蚀速率，有效提高SiC对金属Ni的选择比。使得选择比从原来的30∶1提高到90∶1。利用本专利技术，可以减小SiC背孔刻蚀所需要的金属掩膜的厚度，从而降低工艺的难度。【专利说明】—种提高背孔工艺中金属Ni掩膜选择比的方法
本专利技术涉及GaN、SiC微波器件的背孔加工工艺，尤其是，能够有效降低刻蚀完成后腔体的处理难度。
技术介绍
背孔技术是GaN及SiC基微波器件的关键技术，背孔技术可以有效降低器件接地端的串联电感，从而提高器件微波状态下的功率特性。背孔技术中最关键的是对背孔的刻蚀，由于SiC的刻蚀深度达到90-100 μ in,通常采用等离子刻蚀机来实现，普通光刻胶无法实现深孔刻蚀的掩蔽，通常采用N1、Al等金属掩膜，如图1所示。由于在长时间的刻蚀过程中，金属掩膜也会被刻蚀，选择比维持在30: I左右。减薄以后的SiC衬底厚度在90-100m之间，根据选择比的计算结果，金属掩膜的厚度要大于3 μ m,通常保持在3.5 μ m。这样厚度的Ni通常采用溅射方式来实现，但是由于溅射的速率低，往往需要2天时间才能完成3.5μπι厚的金属掩膜，进而导致背孔刻蚀的效率较低。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供了，以提高SiC与金属Ni之间的刻蚀选择比，从而降低原始掩膜的厚度，简化工艺，提高背孔刻蚀的效率。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了，该方法是采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成汽化点高的非挥发性物质NiCl3。上述方案中，所述表面钝化处理的具体工艺包括:Rf=50-300W，Lf=300_800W，Cl2流量5-20SCCM，处理时间5-30分钟。上述方案中，该背孔工艺包括以下步骤:在SiC衬底背面溅射金属Ni掩膜；在金属Ni掩膜上涂覆光刻胶，并烘干；对涂覆的光刻胶进行光刻，形成背孔图形的腐蚀窗口 ；从腐蚀窗口对光刻胶之下的金属Ni掩膜进行腐蚀，腐蚀至衬底的背面，形成背孔图形；采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，以去掉金属Ni掩膜上的光刻胶，并使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成NiCl3 ；以及采用F基等离子体对SiC衬底背面进行背孔刻蚀。上述方案中，所述在SiC衬底背面溅射金属Ni掩膜的步骤中，金属Ni掩膜的厚度介于2 μ m-4 μ m之间。(三)有益效果本专利技术提供的这种提高背孔工艺中金属Ni掩膜选择比的方法，是采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成NiCl3。由于金属Ni掩膜表面处理后，金属Ni掩膜的刻蚀速率有明显的降低，从原来的23nm /分钟降低到6nm /分钟，SiC的刻蚀速率550_600nm /分钟，这样选择比由28: I上升到90:1，选择比大大提高。由于选择比的提高，使得原来的金属Ni掩膜的厚度可以减薄至1.2 μ m,厚度有原来的3 μ m降低至L 2 μ m,既减小金属Ni的浪费，同时也将缩短了溅射Ni的时间，提高了效率。【专利附图】【附图说明】图1是通常采用N1、Al等金属掩膜对背孔进行刻蚀的示意图；图2是依照本专利技术实施例的背孔工艺的方法流程图；图3是依照本专利技术实施例的在SiC衬底背面溅射金属Ni掩膜的示意图；图4是依照本专利技术实施例的在金属Ni掩膜上涂覆光刻胶的示意图；图5是依照本专利技术实施例的对涂覆的光刻胶进行光刻形成背孔图形的腐蚀窗口的不意图；图6是依照本专利技术实施例的从腐蚀窗口对光刻胶下的金属Ni掩膜进行腐蚀形成背孔图形的示意图；图7是依照本专利技术实施例的采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理的示意图；图8是依照本专利技术实施例的采用F基等离子体对SiC衬底进行背孔刻蚀的示意图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供的这种提高背孔工艺中金属Ni掩膜选择比的方法，是采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成汽化点高的非挥发性物质NiCl3。其中，所述表面钝化处理的具体工艺包括:Rf = 50-300W, Lf = 300-800W，Cl2流量5-20SCCM，处理时间5-30分钟。如图2所示，图2是依照本专利技术实施例的背孔工艺的方法流程图，该方法包括以下步骤:步骤1:在SiC衬底背面溅射金属Ni掩膜，金属Ni掩膜的厚度介于2 μ m-4 μ m之间；步骤2:在金属Ni掩膜上涂覆光刻胶，并烘干；步骤3:对涂覆的光刻胶进行光刻，形成背孔图形的腐蚀窗口 ；步骤4:从腐蚀窗口对光刻胶之下的金属Ni掩膜进行腐蚀，腐蚀至衬底的背面，形成背孔图形；步骤5:采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，以去掉金属Ni掩膜上的光刻胶，并使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成NiCl3 ；步骤6:采用F基等离子体对SiC衬底背面进行背孔刻蚀。基于图2所示的背孔工艺的方法流程图，图3至图8示出了依照本专利技术实施例的背孔工艺的工艺流程图，具体包括:如图3所示，在SiC衬底背面溅射金属Ni掩膜，金属Ni掩膜的厚度介于2 μ m_4 μ m之间；如图4所示，在金属Ni掩膜上涂覆光刻胶，并烘干；如图5所示，对涂覆的光刻胶进行光刻，形成背孔图形的腐蚀窗口 ；如图6所示，从腐蚀窗口对光刻胶之下的金属Ni掩膜进行腐蚀，腐蚀至衬底的背面，形成背孔图形；如图7所示，采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，Rf=200ff, Lf=400ff, Cl2流量20SCCM，处理时间20分钟，以去掉金属Ni掩膜上的光刻胶，并使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成NiCl3 ；NiCl3的汽化点温度高达2230°C，难以挥发，由于其的存在，在后面对等离子刻蚀过程中，F基的等离子的对这一钝化层的刻蚀速率大大降低。未钝化时Ni刻蚀速率大约23-24nm / m。钝化之后。其刻蚀速率降为6nm / m，正样SiC度对掩膜的选择比提高到90:1以上。带来的好处是Ni掩膜的厚度可以降低至l-1.2ym，Ni掩膜厚度的减薄将会带来减少溅射的时间，减少Ni靶材的浪费。如图8所示，采用F基等离子体对SiC衬底背面进行背孔刻蚀。在等离子体刻蚀机里面进行背孔的刻蚀，由于Ni掩膜表面处理以后，Ni的刻蚀速率有明显的降低，从从原来的23nm / m降低到6nm / m, SiC的刻蚀速率550_600nm / m，这样选择比由28:1上升到90:1选择比大大提高。由于选择比的提高，使得原来的Ni的厚度可以减薄至1.2μπι，厚度有原来的3 μ m降低至1.2 μ m，既减小金属的浪费，同时也将缩短了溅射Ni的时间，提高了效率。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高背孔工艺中金属Ni掩膜选择比的方法，其特征在于，该方法是采用Cl基等离子体对形成背孔图形的衬底背面进行表面钝化处理，使得金属Ni掩膜与Cl基等离子体接触的表面形成NiCl3。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏珂，刘果果，孔欣，樊杰，黄森，刘新宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：