CN101071775A - 氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化锌紫外探测焦平面成像阵列制作中氧化锌材料的化学刻蚀方法，该方法首先制作氧化锌材料的掩模，然后通过氯化铵水溶液进行刻蚀，其中为了改善刻蚀效果还可以对刻蚀液进行水浴加热。上述刻蚀方法中，由于采用氯化铵溶液作为刻蚀剂，因此它具有以下优点：(1)刻蚀表面平整度高；(2)刻蚀的选择性非常好(对光刻胶没有腐蚀性)；(3)可以达到非常好的纵横比要求；(4)对要刻蚀的样品没有任何杂质离子的污染，对器件的性能没有影响；(5)并且只需改变氯化铵溶液的浓度，就可以在保证刻蚀表面平整和比较好的纵横比的前提下，得到不同的刻蚀速率，操作非常简单；(6)可以通过控制刻蚀时间来控制刻蚀深度。

Description

氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法
技术领域
本发明属于半导体器件制造工艺领域，涉及一种化学刻蚀方法，特别是一种氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的氧化锌材料的湿法刻蚀方法。
背景技术
紫外探测器在军用和民用两方面都有着广泛的应用，包括导弹发射探测，火焰传感器，紫外辐射标定和监测，化学和生物分析，光纤通信和天文研究等方面。在这些应用中，高的响应度，快的响应时间和高的信噪比是人们追求的器件参数。最近以来，宽禁带材料被人们广泛的应用来提高紫外探测器的响应度和可靠性。其中氧化锌材料由于其比较高的对紫外响应度，比较容易的制作加工方法以及可以在高温和恶劣环境中的使用稳定性得到了人们的广泛的注意和研究。
随着紫外焦平面成像阵列的制作，人们可以通过紫外成像从而进行更好的实现对紫外的探测。因此，紫外焦平面成像阵列的制作成为人们研究的热点。在氧化锌紫外成像阵列的制作过程中，刻蚀是其中必不可少而且十分重要的一个步骤。由于刻蚀步骤起着非常重要的作用，决定着紫外焦平面阵列的平整性和均匀性，从而影响着紫外成像图像的成像效果，因此找到一种简便和行之有效的刻蚀方法是十分必须和重要的。
刻蚀通常分为干法刻蚀及湿法刻蚀两种，其中化学刻蚀因具有成本低(不需要干法刻蚀那样昂贵的等离子体设备)、刻蚀速率可控、操作简单以及适用范围广等优点而被广泛采用。但还没有文献公开化学刻蚀用于氧化锌紫外焦平面成像列制作工艺中的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法。该方法很好的实现了刻蚀表面平整，很好的选择性(对光刻胶没有腐蚀性)和非常好的纵横比要求。该方法通过改变氯化铵溶液的浓度或者通过水浴加热来改变水浴的温度，就可以在保证刻蚀表面平整的前提下，得到不同的刻蚀速度，操作非常简单；而且通过控制刻蚀时间就可以控制刻蚀深度。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种用于氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法，其特征在于，该方法对采用常规的光刻方法制作好氧化锌材料的掩模，以质量浓度为5％-10％的氯化铵水溶液对掩模进行化学刻蚀，刻蚀时间为20分钟至50分钟，刻蚀速率为26nm/min～625nm/min，即可氧化锌薄膜上获得平整的刻蚀表面和氧化锌紫外焦平面成像阵列纵横比。
上述氯化铵的水溶液采用水浴进行加热，加热温度为30℃～40℃。
本发明的用于氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法的优点如下：
(1)刻蚀表面平整度高；
(2)刻蚀的选择性非常好(对光刻胶没有腐蚀性)；
(3)可以达到非常好的纵横比要求；
(4)对要刻蚀的样品没有任何杂质离子的污染，对器件的性能没有影响；
(5)并且只需改变氯化铵溶液的浓度，就可以在保证刻蚀表面平整和比较好的氧化锌紫外焦平面成像纵横比的前提下，得到不同的刻蚀速率，操作非常简单；
(6)还可以通过控制刻蚀时间来控制刻蚀深度。
附图说明
图1是刻蚀氧化锌阵列的掩膜图形1。(其中，由左自右、由上自下的图形分别为放大50倍、200倍、500倍和1000倍的图像，图中，阵列点部分为光刻胶，其余部分为氧化锌表面。)
图2是刻蚀所氧化锌阵列的掩膜图形2。(其中，由左自右、由上自下的图形分别为放大50倍、100倍、200倍和500倍的图像，图中阵列点部分为氧化锌表面，其余部分为光刻胶。)
图3是刻蚀完成后带有光刻胶时的图像。(其中，由左自右、由上自下的图形分别为放大50倍、200倍、500倍和1000倍的图像。)
图4是刻蚀完成后去掉光刻胶时的图像。(其中，由左自右、由上自下的图形分别为放大50倍、200倍、500倍和1000倍的图像。)
图5是刻蚀完成后的剖面图像。(其中，由左自右的图形为放大000倍的图像，图中上面部分为石英衬底，下面部分为氧化锌膜。)
图6是刻蚀完成后带有光刻胶时的图像。(其中，由左自右、由上自下的图形分别为放大50倍、200倍、500倍和500倍的图像。)
图7是刻蚀完成后去掉光刻胶时的图像。(其中，由左自右、由上自下的图形分别为放大50倍、100倍、500倍和500倍的图像。)
图8是刻蚀完成后带有光刻胶时的图像。(其中，由左自右的图形分别为放大500倍和1000倍的图像。)
图9是刻蚀完成后去掉光刻胶时的图像。(其中，由左自右的图形分别为放大500倍和1000倍的图像。)
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
本发明的用于氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法，是为氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺专门设计的，该方法以质量浓度为5％-10％的氯化铵水溶液对氧化锌材料的掩模进行化学刻蚀，刻蚀时间为20分钟至50分钟，刻蚀速率为26nm/min～625nm/min，即可氧化锌薄膜上获得平整的刻蚀表面和氧化锌紫外焦平面成像阵列纵横比。
以下是发明人给出的实施例，需要说明的是，这些实施例均是本发明较优的例子，本发明不限于这些实施例。
实施例1：
一种用于氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法，该方法首先使用常规的光刻方法制作如图1所示的氧化锌材料的掩模，并使用Nikon ECLIPSE LV150型工业光学显微镜进行观测，然后，使用质量浓度为10％的氯化铵(NH4Cl)溶液进行刻蚀。待刻蚀到衬底时，使用Nikon ECLIPSELV150型工业光学显微镜进行观测，如图3所示，氧化锌材料的掩模完好无损，确切证明氯化铵的刻蚀选择性非常好。然后，去掉掩模上的光刻胶后，再使用Nikon ECLIPSE LV150型工业光学显微镜进行观测，如图4所示，最终在氧化锌薄膜上获得了平整的刻蚀表面；如图5所示，在氧化锌的剖面图上可以得到较好的氧化锌紫外焦平面成像阵列纵横比。氧化锌层的膜厚为1.3μm，刻蚀时间为20min，得到的刻蚀速率为625nm/min。
实施例2：
一种用于氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法，首先使用采用常规的光刻方法制作如图1所示的氧化锌材料的掩模，并使用Nikon ECLIPSE LV150型工业光学显微镜进行观测，然后，使用质量浓度为5％的氯化铵(NH4Cl)溶液进行刻蚀。待刻蚀到衬底时，使用Nikon ECLIPSELV150型工业光学显微镜进行观测，如图6所示，确切证明氯化铵对掩模光刻胶没有刻蚀作用。然后，去掉掩模上的光刻胶后，再使用Nikon ECLIPSELV150型工业光学显微镜进行观测，如图7所示，最终在氧化锌薄膜上获得了平整的刻蚀表面和较好的氧化锌紫外焦平面成像阵列纵横比。氧化锌层的膜厚为1.3μm，刻蚀时间为50min，得到的刻蚀速率为26nm/min。
实施例3：
一种用于氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法，首先使用采用常规的光刻方法制作如图1所示的氧化锌材料的掩模，并使用Nikon ECLIPSE LV150型工业光学显微镜进行观测，然后，使用质量浓度为5％的氯化铵(NH4Cl)溶液并用水浴加热30℃后进行刻蚀。待刻蚀到掩模衬底时，使用Nikon ECLIPSE LV150型工业光学显微镜进行观测，如图8所示，确切证明氯化铵对掩模光刻胶没有刻蚀作用。然后去掉掩模上的光刻胶后，再使用Nikon ECLIPSE LV150型工业光学显微镜进行观测，如图9所示，最终在氧化锌薄膜上获得了平整的刻蚀表面和较好的氧化锌紫外焦平面成像阵列纵横比。氧化锌层的膜厚为1.3μm，刻蚀时间为40min，得到的刻蚀速率为32.5nm/min。
实施例4：
本实施例和实施例3所不同的是，氯化铵(NH4Cl)溶液并用水浴加热40℃后进行刻蚀，其余均同实施例3，同样可以达到实施例3的目的。

Claims (2)

1.一种用于氧化锌紫外焦平面成像阵列制作工艺中的化学刻蚀方法，其特征在于，该方法对采用常规的光刻方法制作好氧化锌材料的掩模，以质量浓度为5％-10％的氯化铵水溶液对掩模进行化学刻蚀，刻蚀时间为20分钟至50分钟，刻蚀速率为26nm/min～625nm/min，即可氧化锌薄膜上获得平整的刻蚀表面和氧化锌紫外焦平面成像阵列纵横比。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氯化铵的水溶液采用水浴进行加热，加热温度为30℃～40℃。
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