铝层刻蚀方法及电子器件的制造方法与流程

本发明属于半导体器件制造领域，更具体地，涉及一种铝层刻蚀方法及电子器件的制造方法。

背景技术：

1、场发射器件在真空微电子领域有广泛的应用，例如场发射显示器是一种利用大面积场发射电子源提供轰击彩色荧光粉的电子以制造彩色图像的平面显示设备，其中阴极射线管是其中的关键部件。除了场发射显示器以外，场发射器件还可以用于高速高频器件、微波放大器等。提高场发射特性的方法主要包括：降低阴极材料的电子亲和势，采用纳米结构提高场发射因子等。硅的电子亲和势为4.13ev，铝的电子亲和势为4.18ev，因此，硅和铝是理想的阴极发射备选材料。

2、现有的场发射器件制备方法在采用铝作为阴极发射材料时，在刻蚀铝膜层制备微结构阵列过程中，存在铝层刻蚀终点难以抓取发生过刻蚀的问题，导致铝发射电极形成上大下小的图形，不利于制备场发射器件。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种铝层刻蚀方法及电子器件的制造方法，实现在刻蚀铝制备纳米级的微结构时保证铝层不会发生过刻蚀，保证获得的纳米级微结构可用于制备场发射器件。

2、第一方面，本发明提出一种铝层刻蚀方法，包括：

3、在待刻蚀铝层上形成纳米级的掩膜层；

4、通入刻蚀气体对所述铝层进行刻蚀，所述刻蚀气体含氯元素；

5、实时监测刻蚀过程中的光谱信息，在所述铝层的特征产物的光谱强度下降之前停止刻蚀，所述特征产物含氯元素和铝元素。

6、可选地，所述实时监测刻蚀过程中的光谱信息，在所述铝层的特征产物的光谱强度下降之前停止刻蚀，包括：

7、当监测到所述铝层的特征产物的光谱强度曲线开始上升时开始计时，当计时至设定的延时时长后，停止刻蚀；

8、所述延时时长根据所述铝层的刻蚀量确定。

9、可选地，所述实时监测刻蚀过程中的光谱信息，在所述铝层的特征产物的光谱强度下降之前停止刻蚀，还包括：

10、当所述铝层的特征产物的光谱强度曲线开始上升之后，监测所述铝层的特征产物的光谱强度曲线是否开始下降，若是，则立即停止刻蚀。

11、可选地，判断所述铝层的特征产物的光谱强度曲线开始上升或开始下降的方法包括：

12、计算所述铝层的特征产物前一时刻与后一时刻的光谱强度的差值；

13、计算所述差值与所述前一时刻的光谱强度的比值；

14、若所述比值小于设定阈值，则所述铝层的特征产物的光谱强度曲线开始上升；

15、若所述比值大于所述设定阈值，则所述铝层的特征产物的光谱强度曲线开始下降。

16、可选地，所述在待刻蚀铝层上形成纳米级的掩膜层包括：

17、在所述铝层上形成硬掩膜层；

18、在所述硬掩膜层上形成纳米压印胶层，并在所述纳米压印胶层上压印出纳米级的凹凸图案；

19、刻蚀去除所述纳米压印胶层中凹陷区域底部的残余纳米压印胶层，露出所述硬掩膜层的表面；

20、刻蚀所述硬掩膜层，直至露出所述铝层的表面，形成具有纳米级图案的掩膜层。

21、可选地，所述掩膜层的材料为氧化硅或氮化硅。

22、可选地，在所述通入刻蚀气体对所述铝层进行刻蚀之前，还包括：

23、将假片晶圆传入工艺腔室；

24、向所述工艺腔室内通入清洗气体，对所述工艺腔室进行干法清洗；

25、将暖机晶圆传入所述工艺腔室，所述暖机晶圆表面具有铝膜，所述铝膜具有刻蚀图形；

26、向所述工艺腔室内通入所述刻蚀气体，刻蚀所述铝膜，以完成暖机。

27、可选地，所述刻蚀气体包括bcl3、cl2和n2；

28、所述刻蚀气体中，bcl3流量范围为1～100sccm，cl2流量范围为1～100sccm，n2流量范围为1～100sccm。

29、可选地，通入刻蚀气体对所述铝层进行刻蚀的参数还包括：

30、腔室压力范围为5～500mtorr，上电极功率范围为500～5000w，下电极功率范围为5～500w。

31、第二方面，本发明提出一种电子器件的制造方法，包括：

32、提供n型单晶硅衬底；

33、在所述n型单晶硅衬底的正面形成第一电极层，所述第一电极层是利用第一方面任意一项所述的铝层刻蚀方法形成的呈阵列排布的多个微结构。

34、可选地，在所述n型单晶硅衬底的正面形成第一电极层之后，还包括：

35、在所述n型单晶硅衬底上形成第一介质层，所述第一介质层至少填充所述微结构之间的空隙；

36、去除所述第一电极层上所述第一介质层；

37、刻蚀所述第一电极层，以去除设定厚度的所述第一电极层，并露出所述微结构之间的第一介质层的顶部；

38、在所述第一介质层的顶面形成导电层。

39、可选地，所述导电层的材料为铝。

40、本发明的有益效果在于：

41、本发明的铝层刻蚀方法首先在待刻蚀铝层上形成纳米级的掩膜层，然后利用含氯元素的刻蚀气体对铝层进行刻蚀，通过实时监测刻蚀过程中的光谱信息，在铝层的特征产物的光谱强度下降之前停止刻蚀，本方法能够在铝层中刻蚀出纳米级关键尺寸的发射极阵列微结构，可以提高器件发射电极微结构的分辨率，同时本方法在铝层的特征产物的光谱强度下降之前停止刻蚀，可以有效避免铝层发生过刻蚀，提高发射极微结构刻蚀形貌的图形质量。

42、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：

1.一种铝层刻蚀方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的铝层刻蚀方法，其特征在于，所述实时监测刻蚀过程中的光谱信息，在所述铝层的特征产物的光谱强度下降之前停止刻蚀，包括：

3.根据权利要求2所述的铝层刻蚀方法，其特征在于，所述实时监测刻蚀过程中的光谱信息，在所述铝层的特征产物的光谱强度下降之前停止刻蚀，还包括：

4.根据权利要求3所述的铝层刻蚀方法，其特征在于，判断所述铝层的特征产物的光谱强度曲线开始上升或开始下降的方法包括：

5.根据权利要求1所述的铝层刻蚀方法，其特征在于，所述在待刻蚀铝层上形成纳米级的掩膜层包括：

6.根据权利要求1或5所述的铝层刻蚀方法，其特征在于，所述掩膜层的材料为氧化硅或氮化硅。

7.根据权利要求1所述的铝层刻蚀方法，其特征在于，在所述通入刻蚀气体对所述铝层进行刻蚀之前，还包括：

8.根据权利要求1所述的铝层刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀气体包括bcl3、cl2和n2；

9.根据权利要求1所述的铝层刻蚀方法，其特征在于，通入刻蚀气体对所述铝层进行刻蚀的参数还包括：

10.一种电子器件的制造方法，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的电子器件的制造方法，其特征在于，在所述n型单晶硅衬底的正面形成第一电极层之后，还包括：

12.根据权利要求10所述的电子器件的制造方法，其特征在于，所述导电层的材料为铝。

技术总结本发明公开了一种铝层刻蚀方法及电子器件的制造方法，铝层刻蚀方法包括：在待刻蚀铝层上形成纳米级的掩膜层；通入刻蚀气体对所述铝层进行刻蚀，所述刻蚀气体含氯元素；实时监测刻蚀过程中的光谱信息，在所述铝层的特征产物的光谱强度下降之前停止刻蚀，所述特征产物含氯元素和铝元素。本发明能够实现在刻蚀铝制备纳米级的微结构时保证铝层不会发生过刻蚀。技术研发人员：周赐,林源为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：2024/2/6