CN103646854A - 一种改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，该方法适用于基于Cr掩模的各种材料的刻蚀工艺，该方法包括：a.通过lift-off工艺制备Cr掩模；b.对Cr掩模进行退火处理释放内部应力，改变Cr掩模的形貌，然后再进行刻蚀。基于本发明所刻蚀的图形侧壁陡直性好、各向异性高、工艺稳定重复率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，该方法适用于基于Cr掩模的各种材料的刻蚀工艺。
背景技术
随着半导体技术的发展，对于加工器件精度的要求也越来越高，如何满足超大规模集成电路、MEMS、光电子器件等各种微结构器件制造的要求，成为研究重点。
刻蚀是微细加工技术的一个重要组成部分，它与其它微细加工技术一样，取得了迅速的发展。从总体上来说，刻蚀(有掩模刻蚀)可分为干法刻蚀和湿法刻蚀两种，初期的刻蚀以湿法刻蚀为主，但随着器件制作进入微米、亚微米时代，湿法刻蚀由于其本身固有的缺点，越来越不能满足科研和生产的需要，同时干法刻蚀技术取得了很大进展，所以湿法刻蚀逐渐被以等离子体技术为基础的干法刻蚀取代。
特别是近年来出现的电感耦合等离子体源ICP(Inductively CoupledPlasma)的发展，使高密度反应离子刻蚀工艺真正发展成了一项实用的刻蚀技术。它的主要特点有刻蚀速快、选择比高、各向异性高、刻蚀损伤小、大面积均匀性好、刻蚀断面轮廓可控性高和刻蚀表面平整光滑等优点。如果用光刻胶作为刻蚀掩模，在刻蚀的过程中会不断消耗光刻胶，难于进行高宽比的刻蚀，选用较厚的光刻胶又会影响器件的尺寸，而用金属Cr作为掩模进行刻蚀可避免这些问题。但Cr掩模的制作所需用到的lift-off工艺，会影响刻蚀侧壁的陡直性，从而影响器件的性能。
因此，需要探索新的刻蚀工艺，从而改善刻蚀的图形侧壁陡直性、各向异性以及、工艺稳定性和重复性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，以改善刻蚀的图形侧壁陡直性差、各向异性不高、工艺不稳定重复率差的问题。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，该方法适用于基于Cr掩模的各种材料的刻蚀工艺，该方法包括：
a、通过lift-off工艺制备Cr掩模；
b、对Cr掩模进行退火处理释放内部应力，改变Cr掩模的形貌，然后再进行刻蚀。
上述方案中，步骤a中所述Cr掩模是由电子束蒸发技术所沉积，并由lift-off工艺所形成的。
上述方案中，步骤a中所述lift-off工艺所用的光刻胶为AZ5214反转胶。
上述方案中，步骤b中所述退火工艺为快速退火。
上述方案中，步骤b中所述刻蚀是采用ICP刻蚀工艺。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明，由于如果要进行高选择比的刻蚀工艺，需要选择一种性能稳定，并且易于去除的物质作为掩膜层，所以基于本发明所选用金属Cr作为掩模，在刻蚀过程中性能稳定，刻蚀前后基本不变，同时在刻蚀结束后可以用专门的除铬剂去除，不影响器件的性能。
2、利用本发明，由于如果直接用lift-off工艺所形成的Cr做掩模图形，在刻蚀的过程中，被刻蚀材料的侧壁受到掩膜图形侧壁的影响，陡直性差，从而影响器件性能，所以本发明可以通过退火改变已有的lift-off工艺所形成的Cr掩模图形的侧壁形貌，使得刻蚀的图形侧壁陡直性好、各向异性高、工艺稳定重复率高。
3、利用本发明，由于选用的都是常规工艺，并且工艺流程较简单，可复制性强。所以本发明可以普遍的应用于各种高选择比的干法刻蚀中。
附图说明
图1是本发明提供的改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法流程图；
图2是lift-off工艺所形成的Cr掩模图形；
图3是Cr掩模不经过退火处理用ICP刻蚀多层Si基材料的刻蚀形貌；
图4是经过退火处理后Cr掩模图形；
图5是Cr掩模经过退火处理后用ICP刻蚀多层Si基材料的刻蚀形貌。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法流程图，该方法适用于基于Cr掩模的各种材料的刻蚀工艺，该方法包括：
步骤a：通过lift-off工艺制备Cr掩模；
步骤b：对Cr掩模进行退火处理释放内部应力，改变Cr掩模的形貌，然后再进行刻蚀。
其中，步骤a中所述Cr掩模图形是由电子束蒸发技术所沉积，蒸发电压为10KV，电流0.4A，并由lift-off工艺用丙酮剥离所形成的，所述lift-off工艺所用的光刻胶为AZ5214反转胶。步骤b中所述退火工艺为快速退火，将器件快速加热到400℃，保持1分钟，再刻蚀。所述刻蚀是采用ICP刻蚀工艺，其中ICP频率13.56MHz，功率1000W；RF频率12.5MHz，功率75W；刻蚀气体为SF6、C3F8和O2的混合气体，腔室压强10Torr。
图2所示为在多层的Si基材料上面，经过光刻、电子束蒸发和lift-off工艺剥离所形成的Cr掩模图形；图3所示为lift-off工艺剥离所形成的Cr掩模图形直接用于ICP刻蚀多层Si基材料的刻蚀形貌图；图4所示为对lift-off工艺剥离所形成的Cr掩模图形，经过高温退火处理后的变化图；图5所示为Cr掩模图形经过退火处理后用ICP刻蚀对多层Si基材料的刻蚀所形成的形貌图。
实施例1：基于Cr掩模对SiO2进行刻蚀，具体步骤如下所述：
步骤1：在SiO2上通过lift-off工艺制备Cr掩模；
步骤2：对Cr掩模进行退火处理释放内部应力，改变Cr掩模的形貌，然后再对SiO2进行刻蚀。
实施例2：基于Cr掩模对Si进行刻蚀，具体步骤如下所述：
步骤1：在Si上通过lift-off工艺制备Cr掩模；
步骤2：对Cr掩模进行退火处理释放内部应力，改变Cr掩模的形貌，然后再对Si进行刻蚀。
实施例3：基于Cr掩模对Si3N4进行刻蚀，具体步骤如下所述：
步骤1：在Si3N4上通过lift-off工艺制备Cr掩模；
步骤2：对Cr掩模进行退火处理释放内部应力，改变Cr掩模的形貌，然后再对Si3N4进行刻蚀。
实施例4：基于Cr掩模对多层Si基材料进行刻蚀，具体步骤如下所述：
步骤1：在多层Si基材料上通过lift-off工艺制备Cr掩模；
步骤2：对Cr掩模进行退火处理释放内部应力，改变Cr掩模的形貌，然后再对多层Si基材料进行刻蚀。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，该方法适用于基于Cr掩模的各种材料的刻蚀工艺，其特征在于，该方法包括：
a、通过lift-off工艺制备Cr掩模；
b、对Cr掩模进行退火处理释放内部应力，改变Cr掩模的形貌，然后再进行刻蚀。
2.根据权利要求1所述的改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，其特征在于，步骤a中所述Cr掩模是由电子束蒸发技术所沉积，并由lift-off工艺所形成的。
3.根据权利要求1所述的改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，其特征在于，步骤a中所述lift-off工艺所用的光刻胶为AZ5214反转胶。
4.根据权利要求1所述的改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，其特征在于，步骤b中所述退火工艺为快速退火。
5.根据权利要求1所述的改善基于Cr掩模刻蚀工艺的方法，其特征在于，步骤b中所述刻蚀是采用ICP刻蚀工艺。
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