一种氧化硅的刻蚀方法与流程

本发明属于半导体器件制造领域，更具体地，涉及一种氧化硅的刻蚀方法。

背景技术：

1、随着微机电系统(英文全称micro electro mechanical system，简称mems)技术的发展，硅材料开始作为一种低成本、易加工的结构材料在微电子领域中兴起。但作为一种功能材料，硅材料的性能还有很多方面的不足，在新型mems器件——光电传输领域，其传输损耗较大，很多各种各样的材料显示出比硅更好的性能(品质因数q)。具体而言，在光波导、微波技术、传感器和生物芯片等技术领域，以氧化硅、石英和玻璃作基础材料的器件应运而生。

2、然而，目前的现有氧化硅刻蚀技术所获得的高深宽氧化硅微结构存在工艺步骤复杂、效率低以及刻蚀形貌侧壁垂直度低等问题，无法满足mems领域的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种氧化硅的刻蚀方法，实现简化刻蚀工序并获得深宽比较高的氧化硅形貌结构。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种氧化硅的刻蚀方法，包括：

3、提供衬底，所述衬底包括氧化硅层；

4、向工艺腔室通入第一刻蚀气体，并向所述工艺腔室的上电极和下电极分别加载上电极功率信号和下电极功率信号，以对所述氧化硅层进行刻蚀，在所述氧化硅层中形成刻蚀沟槽，所述上电极功率信号和所述下电极功率信号采用同步脉冲模式，所述同步脉冲模式为所述上电极功率信号和所述下电极功率信号同步。

5、可选地，所述第一刻蚀气体包括第一碳氟类气体和副产物去除气体；

6、在对所述氧化硅层进行刻蚀的步骤中，在所述上电极功率信号和所述下电极功率信号处于开启周期时，所述第一碳氟类气体刻蚀所述氧化硅层，所述副产物去除气体清除刻蚀产生的副产物；在所述上电极功率信号和所述下电极功率信号处于关闭周期时，抽取刻蚀产生的副产物。

7、可选地，所述第一碳氟类气体中c原子与f原子的比值大于等于1/2；和/或

8、所述副产物去除气体包括o2。

9、可选地，所述第一刻蚀气体还包括稀释气体，所述稀释气体包括ar和he的至少其中之一。

10、可选地，所述第一碳氟类气体包括c4f6，所述副产物去除气体包括o2，所述稀释气体包括ar；

11、所述第一刻蚀气体中ar、c4f6及o2的气体流量比值范围为(50-70)：(1.5-3)：1。

12、可选地，在对所述氧化硅层进行刻蚀的步骤中，采用的工艺温度为60℃-80℃。

13、可选地，在对所述氧化硅层进行刻蚀的步骤中，所述下电极功率信号的峰值功率范围为600-900w；和/或

14、所述上电极功率信号的峰值功率范围为300-750w。

15、可选地，所述上电极功率信号和所述下电极功率信号的频率范围为1000-2500hz，脉冲占空比范围为15-30％。

16、可选地，在对所述氧化硅层进行刻蚀的步骤中，采用的腔室压力范围为4-7mt。

17、可选地，在所述第一刻蚀气体中：

18、o2气体流量范围为4-10sccm；

19、ar气体流量范围为250-450sccm；

20、c4f6气体流量范围为10-20sccm。

21、可选地，在对所述氧化硅层进行刻蚀之后，还包括：

22、利用第二刻蚀气体去除所述刻蚀沟槽的顶部及侧壁上的残余副产物，所述第二刻蚀气体包括第二碳氟类气体和第二副产物去除气体。

23、可选地，所述第二碳氟类气体的碳氟比小于第一碳氟类气体；和/或

24、所述第二副产物去除气体包括o2。

25、可选地，所述利用第二刻蚀气体刻蚀所述氧化硅层采用的工艺参数还包括：

26、工艺腔室压力范围为10-30mt；

27、工艺温度范围为60-80℃。

28、本发明的有益效果在于：

29、本发明的氧化硅刻蚀方法在刻蚀在氧化硅过程中，上电极功率和下电极功率采用同步脉冲模式，且上电极功信号和下电极功率信号的频率及占空比相同，进行上下电极功率同步脉冲刻蚀工艺时，上电极功率会和下电极功率同时开启或关闭，开启时发生刻蚀并产生副产物和聚合物，在关闭时，通过机台的泵可以将功率开启阶段产生的部分副产物和聚合物抽走，且由于上电极功率的关闭，此时不会产生新的副产物和聚合物，因此能够获得深宽比和垂直度较高的刻蚀形貌，通过本方法仅通过一步刻蚀即可完成氧化硅刻蚀，工艺流程简单。

30、本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

技术特征：

1.一种氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，所述第一刻蚀气体包括第一碳氟类气体和副产物去除气体；

3.根据权利要求2所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，所述第一碳氟类气体中c原子与f原子的比值大于等于1/2；和/或

4.根据权利要求2所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，所述第一刻蚀气体还包括稀释气体，所述稀释气体包括ar和he的至少其中之一。

5.根据权利要求4所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，所述第一碳氟类气体包括c4f6，所述副产物去除气体包括o2，所述稀释气体包括ar；

6.根据权利要求5所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，在对所述氧化硅层进行刻蚀的步骤中，采用的工艺温度为60℃-80℃。

7.根据权利要求6所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，在对所述氧化硅层进行刻蚀的步骤中，所述下电极功率信号的峰值功率范围为600-900w；和/或

8.根据权利要求7所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，所述上电极功率信号和所述下电极功率信号的频率范围为1000-2500hz，脉冲占空比范围为15-30％。

9.根据权利要求8所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，在对所述氧化硅层进行刻蚀的步骤中，采用的腔室压力范围为4-7mt。

10.根据权利要求5所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，在所述第一刻蚀气体中：

11.根据权利要求1所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，在对所述氧化硅层进行刻蚀之后，还包括：

12.根据权利要求11所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，所述第二碳氟类气体的碳氟比小于第一碳氟类气体；和/或

13.根据权利要求12所述的氧化硅的刻蚀方法，其特征在于，所述利用第二刻蚀气体刻蚀所述氧化硅层采用的工艺参数还包括：

技术总结本发明公开了一种氧化硅的刻蚀方法，包括：提供衬底，衬底包括氧化硅层，氧化硅层上设有掩膜层；向工艺腔室通入第一刻蚀气体，并向工艺腔室的上电极和下电极分别加载上电极功率信号和下电极功率信号，以对氧化硅层进行刻蚀，在氧化硅层中形成刻蚀沟槽，上电极功率信号和下电极功率信号采用同步脉冲模式。本发明能够简化刻蚀工序并获得深宽比较高的氧化硅形貌结构。技术研发人员：孙晓亮,王京,王冬涵,于庆涛,张子涵受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15