[发明专利]一种等离子体刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种干法刻蚀工艺，尤其是一种利用三氯化硼和氢气作为主要刻蚀气体的等离子体刻蚀方法。

背景技术

微电子机械系统是近年来发展起来的高新技术，它采用先进的半导体工艺技术，把微机械结构和电路集成在一起，具有信息采集、处理与执行的功能，及其体积小、重量轻、功耗低的优点。刻蚀技术是微电子机械加工工艺中的重要部分，即在样品表面光刻图形后，通过刻蚀工艺将图形转移到光胶下边的层上，等离子体刻蚀技术（ICP）是刻蚀中的发展起来的一种干法刻蚀工艺目前在微电子技术中广泛被应用。

具体而言，在等离子体反应腔中，通过给反应气体施加强外加电场或磁场的方式产生等离子体。外加电场或磁场提供给电子足够的能量，使其与反应气体的原子、分子作用，产生化学活性粒子（自由基、离子、活化分子等基团），化学活性粒子的产生，使得原本需在高温下进行的化学反应得以在室温下进行，从而进行对材料的刻蚀。ICP刻蚀系统的主要条件参数有：刻蚀气体的种类及其组分、气体流量、工作压强、ICP源功率、偏压源功率（或衬底直流偏压）、衬底温度等。ICP刻蚀系统具有结构简单、性价比高、均匀性好、可独立控制离子密度和离子能量及操作简便等特点，已成为目前较为理想的干法刻蚀技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种采用三氯化硼和氢气作为混合刻蚀气体的干法刻蚀方法。

本发明所采用的技术方案为：一种等离子体刻蚀方法，包括以下步骤：

1）将表面具有光胶刻图形的蓝宝石衬底装入ICP刻蚀设备中；

2）通入三氯化硼和氢气的混合气体对蓝宝石衬底进行刻蚀；

3）刻蚀完成后进行衬底表面的清洁。

进一步的说，本发明所述的步骤2）中通入的三氯化硼的气体流量为50～70sccm；通入的氢气的气体流量为10～20sccm；所述的步骤2）中刻蚀时间为45～55min。

本发明所述的步骤1）中ICP刻蚀设备的腔体内具有上电极和下电极，所述的待刻蚀的蓝宝石衬底放置于上电极与下电极之间，并在电浆的作用下进行刻蚀。

本发明的目的是采用一种新的混合气体三氯化硼和氢气来实现等离子体刻蚀中PSS的加工。该方法中有效结合两种气体在刻蚀中分别与蓝宝石发生的化学和物理作用，实现了对蓝宝石的蚀刻以及其图案的控制。

其中三氯化硼和氢气在电浆作用下参与刻蚀的原理可以表述如下：

BCl₃→BCl_X+Cl(x=0,1,2)

Al₂O₃+BCl₃→Al+BOCl_Y+Cl(y=1,2,3)                    （式1）

Al₂O₃+BCl_x→Al+BOCl_z+Cl(z=1,2,3)

Cl+Al→AlCl₃

H₂→2H

Al₂O₃+H→3O+2Al+H                                  （式2）

2H+O→H₂O

H+Cl→HCl

从式1和式2可以清楚知道，三氯化硼在刻蚀中参与化学反应促使蓝宝石衬底发生蚀刻，氢气在刻蚀中主要是作为物理轰击，将氧化铝键断开，从而促进蓝宝石衬底发生蚀刻，这两种蚀刻方式的相互结合保证了PSS图案的可控性。

本发明的有益效果是：本发明同时使用能对蓝宝石进行化学刻蚀的三氯化硼和能进行物理轰击的氢气，有效地实现了目标产品稳定加工，并且能容易做到刻蚀图案的可控性，可以作为目前半导体加工中一种新型手段。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明ICP刻蚀腔体示意图；

图2为单一三氯化硼刻蚀图案；

图3为混合气体刻蚀图案；

图4为目标图案。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实例1