一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺

本发明属于半导体刻蚀，具体涉及一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺。

背景技术：

1、伴随着微机电系统(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、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远远不能满足mems领域的需求，另外，在对氧化硅进行等离子体刻蚀时也存在侧壁角度不垂直、侧壁粗糙度大等缺陷。

3、因此，针对上述问题，予以进一步改进。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，实现刻蚀出高深宽比、高绝对深度、侧壁角度垂直和侧壁光滑的刻蚀结构。

2、为达到以上目的，本发明提供一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，对晶圆进行刻蚀并且需要刻蚀的晶圆自上而下依次包括光刻胶、浅层氧化硅、金属铬、深层氧化硅、石英衬底和背部金属铬，包括以下步骤：

3、步骤s1：采用预设厚度的(优选为1μm)光刻胶作为浅层氧化硅的掩模版并且采用第一工艺参数进行第一道刻蚀工艺，第一道刻蚀工艺为：向腔体内部通入氟基气体，以对位于金属铬上层的浅层氧化硅进行等离子体刻蚀，从而将光刻胶上的图形转移至浅层氧化硅上；

4、步骤s2：将经过刻蚀的浅层氧化硅作为金属铬的掩膜版并且采用第二工艺参数进行第二道刻蚀工艺，第二道刻蚀工艺为：向腔体内部通入氯基气体，以对位于深层氧化硅上层的金属铬进行等离子体刻蚀，从而将浅层氧化硅上的图形转移至金属铬上；

5、步骤s3：将经过刻蚀的金属铬作为深层氧化硅的掩膜版并且采用第三工艺参数进行第三道刻蚀工艺，第三道刻蚀工艺为：向腔体内部通入氟基气体(以及其他气体等离子体)，以对位于石英衬底上层的深层氧化硅进行等离子体刻蚀，从而将金属铬上的图形转移至深层氧化硅上。

6、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，第一工艺参数为：

7、上电极功率：1000～2000w；

8、下电极功率：100～300w；

9、腔体压力：5～10mt；

10、cf4流量为：20～40sccm；

11、c4f8流量为：40～80sccm；

12、ar流量为：10～40sccm；

13、n2流量为：10～40sccm。

14、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，第二工艺参数为：

15、上电极功率：100～600w；

16、下电极功率：100～200w；

17、腔体压力：5～10mt；

18、cl2流量为：20～40sccm；

19、o2流量为：10～40sccm。

20、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，第三工艺参数为：

21、上电极功率：1000～2000w；

22、下电极功率：100～400w；

23、腔体压力：5～10mt；

24、cf4流量为：10～80sccm；

25、chf3流量为：40～200sccm；

26、o2流量为：10～40sccm。

27、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s1中的氟基气体为cf4或c4f8。

28、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s2中的氯基气体为cl2或bcl3。

29、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s3中的氟基气体为cf4、c4f8或chf3。

30、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s3中向腔体内部还通入其他气体，其他气体为ar、o2或两种气体混合。

31、本发明的有益效果为：

32、通过三个刻蚀步骤进行分步刻蚀转移图形。首先通过步骤s1，通入第一氟基气体与其他气体组成的第一刻蚀气体，对浅层氧化硅进行刻蚀，随后更换腔体，通入第一氯基气体与其他气体的混合气体组成的第二刻蚀气体，对金属铬层进行刻蚀。在清洗过后，放入腔体内，通入第二氟基气体与其他混合气体组成的第三刻蚀气体，进行等离子体刻蚀，得到深层的氧化硅波导与沟槽。同时本方法在等离子体刻蚀深层氧化硅时可以保持不同尺寸的波导与沟槽的深度保持一致。氧化硅层中刻蚀出高深宽比、高绝对深度、侧壁角度垂直和侧壁光滑的深层氧化硅刻蚀结构，从而提高mems器件的性能。

技术特征：

1.一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，其特征在于，对晶圆进行刻蚀并且需要刻蚀的晶圆自上而下依次包括光刻胶、浅层氧化硅、金属铬、深层氧化硅、石英衬底和背部金属铬，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，其特征在于，第一工艺参数为：

3.根据权利要求2所述的一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，其特征在于，第二工艺参数为：

4.根据权利要求3所述的一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，其特征在于，第三工艺参数为：

5.根据权利要求1所述的一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，其特征在于，步骤s1中的氟基气体为cf4或c4f8。

6.根据权利要求1所述的一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，其特征在于，步骤s2中的氯基气体为cl2或bcl3。

7.根据权利要求1所述的一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，其特征在于，步骤s3中的氟基气体为cf4、c4f8或chf3。

8.根据权利要求7所述的一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，其特征在于，步骤s3中向腔体内部还通入其他气体，其他气体为ar、o2或两种气体混合。

技术总结本发明公开了一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，对晶圆进行刻蚀并且需要刻蚀的晶圆自上而下依次包括光刻胶、浅层氧化硅、金属铬、深层氧化硅、石英衬底和背部金属铬，包括步骤S1：采用预设厚度的光刻胶作为浅层氧化硅的掩模版并且采用第一工艺参数进行第一道刻蚀工艺，第一道刻蚀工艺为：向腔体内部通入氟基气体，以对位于金属铬上层的浅层氧化硅进行等离子体刻蚀，从而将光刻胶上的图形转移至浅层氧化硅上。本发明公开的一种深层氧化硅波导与沟槽的刻蚀工艺，实现刻蚀出高深宽比、高绝对深度、侧壁角度垂直和侧壁光滑的刻蚀结构。技术研发人员：王曰海,邓李朋,戴庭舸受保护的技术使用者：浙江大学绍兴研究院技术研发日：技术公布日：2024/2/8