一种干法刻蚀铌酸锂的方法技术

本发明专利技术涉及一种干法刻蚀铌酸锂的方法，属于半导体加工领域。干法刻蚀铌酸锂的方法的刻蚀步骤包括，将已图形化的铌酸锂放入刻蚀机中；向刻蚀机的刻蚀腔内通入混合后的刻蚀气体Cl2，H2与惰性气体，刻蚀机射频点火起辉，开始刻蚀；达到刻蚀时间后，刻蚀完成。本发明专利技术采用干法刻蚀铌酸锂的方法，其气体采用Cl2/H2进行铌酸锂刻蚀，不同于传统的氟基刻蚀铌酸锂体系。本发明专利技术可以使用介质材料或光刻胶做掩膜，应用于产线后，可优化生产流程，极大提升产能，节约成本。干法刻蚀铌酸锂可以使用传统的光刻胶掩膜或SiO，SiN，Si等介质材料作为硬掩膜，并获得较好的选择比和良好的形貌。较好的选择比和良好的形貌。较好的选择比和良好的形貌。

【技术实现步骤摘要】
一种干法刻蚀铌酸锂的方法


[0001]本专利技术涉及一种干法刻蚀铌酸锂的方法，属于半导体加工领域。

技术介绍

[0002]铌酸锂(lithiumniobate,LN)晶体是具有氧八面体结构的铁电体。它集压电、电光、声光、非线性光学性能和光折变等效应于一身，在光调制、光放大、光开关、光存储和光波导等众多方面有着广泛的应用，是迄今人们所发现的光学性能最多、综合指标最好的人工晶体之一。随着集成光学的发展，对器件的性能、集成度的要求不断提高，对于LN的刻蚀工艺也提出了更多要求。
[0003]干法刻蚀是利用等离子态的原子、分子与材料表面作用，形成挥发性物质或直接轰击样品表面使之被刻蚀的工艺，它能实现各向异性刻蚀，即纵向的刻蚀速率远大于横向的刻蚀速率，从而保证了细小图形转移后的保真度。干法刻蚀中的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术由于其控制精度高、大面积刻蚀均匀性好、污染少等优点，在半导体器件制造中获得越来越多的应用。
[0004]然而，LN是一种非常难刻蚀的材料。传统使用ICP刻蚀LN，一般选择使用氟基气体(如CF4，CHF3，SF6)和惰性气体(如Ar)的组合。对于干法刻蚀中常用的Cl2等氯基气体，文献和专利中罕见报道用于刻蚀LN。LN中Nb元素与F离子发生化学反应，产生容易挥发的NBF3，NBF4，NBF5；铌酸锂中的Li与F离子反应产生不容易挥发的LiF沉积在刻蚀表面，降低刻蚀速率，增加刻蚀表面的粗糙度。Ar气的离子轰击可去除LiF沉积物，增加刻蚀反应中的物理作用，提高刻蚀速率，改善刻蚀表面的平滑性。r/>[0005]LN刻蚀速率较慢，为了获得较深的刻蚀深度，往往掩膜会选用在F基气体下耐刻蚀的金属膜层，如金属Cr，Cu，Al。然而金属薄膜制作需要专门的设备，制作工艺繁琐，成本偏高，刻蚀后较难去除；金属在经lift
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off工艺形成图形的过程中，对LN晶体片可能产生损伤，导致晶片出现暗裂，影响后续工艺；金属掩膜形成图形后，往往侧壁存在竖直方向条纹，干法刻蚀会将条纹带到刻蚀后的LN侧壁上，造成刻蚀后LN侧壁光滑程度不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述不足提供了一种干法刻蚀铌酸锂的方法。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，该方法步骤如下：
[0009]步骤一、将已图形化的铌酸锂放入刻蚀机中；
[0010]步骤二、通入混合后的刻蚀气体Cl2，H2和惰性气体，惰性气体采用Ar气体，He气体等，刻蚀机射频点火起辉，开始刻蚀；
[0011]步骤三、达到刻蚀时间后，刻蚀完成。
[0012]本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，在步骤一中的所述铌酸锂可以为铌酸锂晶片，其切向不限，该晶片为待刻蚀材料；
[0013]本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，步骤一中所述铌酸锂样品为生长于基底上方的铌酸锂薄膜所制成的晶片，其切向不限；所述含有铌酸锂薄膜的晶片作为待刻蚀材料。该基底为硅基底或其他基底，基底上可存在二氧化硅等薄膜材料。本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，步骤一中所述的铌酸锂样品可以使用SiO薄膜，SiN薄膜或Si薄膜等硬掩膜作为干法刻蚀中的掩膜材料，刻蚀前该样品应已完成图形化；
[0014]本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，所述的步骤一中样品可以使用光刻胶作为干法刻蚀中的掩膜材料，刻蚀前该样品应已完成图形化；本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，所述的步骤二中刻蚀气体H2占总气体流量比例在20％
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80％。
[0015]本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，所述的步骤二中刻蚀气体Cl2占总气体流量比例在5％
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60％。
[0016]本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，所述的刻蚀机刻蚀的上射频功率为：200w
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1200w，下射频功率为：30w
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600w。
[0017]本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，所述的刻蚀机刻蚀中的腔压小于20mT。
[0018]本专利技术所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，所述的刻蚀机在刻蚀中的冷却液温度为：0
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80℃。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术采用干法刻蚀铌酸锂的方法，其气体采用Cl2/H2进行铌酸锂刻蚀，不同于传统的氟基刻蚀铌酸锂体系。本专利技术可以使用介质材料或光刻胶做掩膜，应用于产线后，可优化生产流程，极大提升产能，节约成本。
[0021]由于本专利技术采用的干法刻蚀铌酸锂的方法，干法刻蚀铌酸锂可以使用传统的光刻胶掩膜或SiO，SiN，Si等介质材料作为硬掩膜，并获得较好的选择比和良好的形貌。
[0022]由于本专利技术采用的干法刻蚀铌酸锂的方法，铌酸锂对掩膜的选择比高，故介质掩膜或光刻胶掩膜的厚度可以做得偏薄，简化了掩膜的图形化工艺和去除工艺。
[0023]传统产线中，刻蚀铌酸锂往往使用金属掩膜，比如Cr，Al，Cu等。使用金属掩膜刻蚀LN存在诸多弊端。
[0024]现有技术采用的金属掩膜制作工艺繁琐，成本偏高；金属掩膜沉积需要专门的设备，金属掩膜图形化需要先光刻，再使用复杂工序将图形转移到金属膜层上。而本专利技术采用的干法刻蚀铌酸锂的方法采用的光刻胶掩膜经光刻工艺即形成图案；介质掩膜沉积成本低，易于图形化，图形化甚至可以和干法刻蚀步在同一刻蚀腔体内完成。
[0025]现有技术采用的金属掩膜刻蚀后难以去除，去除成本高昂。而本专利技术采用的干法刻蚀铌酸锂的方法采用的介质和光刻胶在干法刻蚀后容易去除，去除成本低廉，方法成熟；甚至可以实现刻蚀后不破真空的条件下，进行掩膜去除工艺。
[0026]针对对于铌酸锂晶体片来说，金属掩膜沉积和图形化过程中，相关工艺易损伤铌酸锂晶体，造成晶体暗裂。本专利技术采用的干法刻蚀铌酸锂的方法采用的使用介质掩膜或光刻胶掩膜可以避免暗裂出现。
[0027]本专利技术采用的干法刻蚀铌酸锂的方法、对于铌酸锂器件工艺制程而言是降低成本，简化流程的有效途径；将有潜力成为生产线中新的工艺路线，极大节约生产成本，提高产能。
附图说明
[0028]图1为SiO掩膜LN晶体片刻蚀结果1示意图；
[0029]图2为SiO掩膜LN晶体片刻蚀结果2示意图；
[0030]图3为PR掩膜LN晶体片刻蚀结果1示意图；
[0031]图4为PR掩膜LN晶体片刻蚀结果2示意图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术所述干法刻蚀铌酸锂的方法的基本原理如下：
[0034]在干法刻蚀铌酸锂过程中，生成产物可以在真空条件下以气态方式存在并被泵抽走是非常重要的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法刻蚀铌酸锂的方法，其特征在于：该刻蚀步骤如下：步骤一、将已图形化的铌酸锂放入刻蚀机中；步骤二、向刻蚀机的刻蚀腔内通入混合后的刻蚀气体Cl2、H2与惰性气体，刻蚀机射频点火起辉，开始刻蚀；步骤三、达到刻蚀时间后，刻蚀完成。2.根据权利要求1所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，其特征在于：步骤一中的所述铌酸锂为铌酸锂晶片，所述铌酸锂晶片作为待刻蚀材料。3.根据权利要求1所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，其特征在于：步骤一中所述铌酸锂为生长于基底上方的铌酸锂薄膜所制成的晶片，所述铌酸锂薄膜作为待刻蚀材料。4.根据权利要求 2或3所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，其特征在于：所述铌酸锂晶片、所述含有铌酸锂薄膜的晶片使用SiO薄膜或SiN薄膜或Si薄膜作为干法刻蚀中的掩膜材料，所述掩膜材料已完成图形化；所述SiO薄膜或所述SiN薄膜或所述Si薄膜为硬掩膜。5.根据权利要求 2或3所述的干法刻蚀铌酸锂的方法，其特征在于：所述铌酸锂晶片、...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯英雄，戴海成，刘建，车东晨，彭泰彦，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：