[发明专利]一种制备铌酸锂表面图形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，公开了一种制备铌酸锂表面图形的方法。

背景技术

铌酸锂(Lithium Niobate，LiNbO₃)材料是人工合成的铁电材料(ferrolectric)。自1965年Batlman利用提拉(Czochralski)方法成功生长铌酸锂晶体以来，这种“通用型”(versatile)、“聪明”(clever)的晶体一直受到人们的关注。铌酸锂材料之所以受到广泛的关注是因为材料本身具有特殊的光学特性，例如电光效应(electro-optic effect)，声光效应(acousto-optic effect)以及压电效应(piezoelectric effect)等。

铌酸锂波导可以用来制作高速度调制器件以及非线性器件，例如参量振荡器(parametric oscillator)和放大器(amplifiers)。又因为材料具有较高的电光系数和较低的光学损耗，铌酸锂还经常被用于电信系统中。采用铌酸锂制作的光子晶体还可以大大缩小某些光学系统中关键器件的大小。亚微米级高纵宽比的铌酸锂还可以制成微探测器(microsensors)、方向耦合器(directional couplers)、超紧凑光电调制器(electro-optic modulators)以及波长滤波器。

在铌酸锂表面形成完美图形是各个器件制作的基础，人们也逐渐认识到制作方法的重要性。但目前常用的微纳加工工艺在铌酸锂表面图形制作方面所得结果都不令人满意。

等离子刻蚀在近年来发展迅猛，给铌酸锂制作工艺带来很大的改进。目前采用等离子方法在铌酸锂表面上不仅得到了大尺寸图形，如波导；还得到了更精细的图形，如光子晶体。氟化铌酸盐，在200℃时具有较好的挥发性，所以通常采用含氟(F)气体形成的等离子体对铌酸锂进行等离子体干法刻蚀，包括SF₆，CF₄，CHF₃等。为了增强等离子对材料表面的物理轰击，平衡物理与化学作用通常会加入O₂、He、Ar等辅助气体。

但是，铌酸锂等离子体刻蚀速率比较低，根据文献1：“N.Mitsugi，H.Nagata，K.Shima，and M.Tamai，J.Vac.Sci.Technol.A 16，2245(1998)”和文献2：“G.Y.Si andA.J.Danner，Int.J.Nanoscienc 9，311(2010)”的报道，认为主要是因为在等离子体刻蚀中铌酸锂表面会再沉积氟化锂(熔点848℃)，氟化锂将阻止对铌酸锂的进一步刻蚀，使刻蚀深度比较小。另外，氟化锂沉积在表面还容易引起表面粗糙，在表面形成微小突起(whisker)，所以如何去除衬底表面沉积的氟化锂是对铌酸锂材料进行深刻蚀和获得光滑底面的关键工艺技术。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种制备铌酸锂表面图形的方法，以解决氟基等离子刻蚀铌酸锂时表面再沉积氟化锂的问题，达到制备大深度、底面光滑铌酸锂表面图形的目的。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制备铌酸锂表面图形的方法，该方法包括：在铌酸锂衬底表面制作掩膜图形；采用氟基等离子对铌酸锂衬底进行干法刻蚀，以刻蚀铌酸锂；采用氧等离子对铌酸锂衬底进行刻蚀，以刻蚀在铌酸锂表面形成的氟化锂；重复上述采用氟基等离子及氧等离子的刻蚀步骤，直至完成铌酸锂表面图形的制备。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种制备铌酸锂表面图形的方法，采用氟基等离子对铌酸锂衬底进行干法刻蚀以刻蚀铌酸锂，然后采用氧等离子对铌酸锂衬底进行刻蚀以刻蚀在铌酸锂表面形成的氟化锂，解决了氟基等离子刻蚀铌酸锂时表面再沉积氟化锂的问题，达到制备大深度、底面光滑铌酸锂表面图形的目的。

2、本发明提供的这种制备铌酸锂表面图形的方法，解决了氟基等离子刻蚀铌酸锂时刻蚀速率低、表面再沉积氟化锂、无法获得大深度表面图形的问题，达到制备大深度、底面光滑铌酸锂表面图形的目的，实现了铌酸锂表面图形的制备。

3、本发明提供的这种制备铌酸锂表面图形的方法，在等离子刻蚀设备中同时实现两种等离子的刻蚀，而且等离子刻蚀设备分布广泛，简单易用。

4、本发明提供的这种制备铌酸锂表面图形的方法，氧等离子可以刻蚀掉表面再沉积的氟化锂，有利于刻蚀结束后衬底表面掩膜剥离。