本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種二氧化硅基片的刻蝕方法。

背景技術(shù)：

隨著光通信的飛速發(fā)展，SiO₂光波導(dǎo)因其自身具有的特征成為較理想的波導(dǎo)原件，同時(shí)也成為光通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著刻蝕技術(shù)的發(fā)展，尤其是干法刻蝕技術(shù)，其因?yàn)榫哂锌涛g精度高，表面損傷小等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被引入到光波導(dǎo)器件的研制中來。

現(xiàn)有的一種二氧化硅基片的刻蝕方法是采用C₄F₈、Ar和H₂的混合氣體，并采用光刻膠做掩膜刻蝕二氧化硅基片。該刻蝕方法的主要特點(diǎn)為：采用較高的上電極功率和下電極功率，并且C₄F₈、Ar和H₂的氣體流量比例為5：5：1。典型的工藝參數(shù)為：腔室壓力為4mT；上電極功率為2000W；下電極功率為600W；C₄F₈的氣流量為50sccm；Ar的氣流量為50sccm；H₂的氣流量為10sccm；腔室溫度為20℃；工藝時(shí)間為230s。

圖1為采用現(xiàn)有的二氧化硅基片刻蝕方法獲得的基片的電鏡掃描圖。由圖1可知，采用上述刻蝕方法獲得的刻蝕圖形的底部形成有微小的溝槽(如圖1中I區(qū)域所示)，而且在側(cè)壁出現(xiàn)不連續(xù)拐角(如圖1中II區(qū)域所示)，導(dǎo)致基片頂部被刻蝕。產(chǎn)生這些問題的原因在于：

圖2為采用光刻之后的光刻膠掩膜的電鏡掃描圖。如圖2所示，由于在光刻膠掩膜2經(jīng)過光刻之后，掩膜2底部接收到的曝光強(qiáng)度較弱，導(dǎo)致掩膜底部形成較小的凸腳(foot)(如圖2中III區(qū)域所示)，掩膜2側(cè)壁粗糙不平直，這會(huì)造成基片1底部和側(cè)壁粗糙不平直，并在底部形成微小的溝槽，從而會(huì)降低器件的性能，削弱器件的整體可 靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種二氧化硅基片的刻蝕方法，其可以使獲得的刻蝕圖形的側(cè)壁和底部更平直、更光滑，從而可以提高器件的性能和整體可靠性。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種二氧化硅基片的刻蝕方法，包括：

預(yù)處理步驟，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入氧氣，并開啟上電極電源和下電極電源，以修飾掩膜側(cè)壁；

刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入刻蝕氣體，并開啟所述上電極電源和下電極電源，以在二氧化硅基片的表面刻蝕圖形。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟中，所述刻蝕氣體包括Ar、He和N₂中的其中一種，以及碳氟類氣體。

優(yōu)選的，所述碳氟類氣體包括C₄F₈、CF₄或者CHF₃。

優(yōu)選的，所述碳氟類的氣流量的取值范圍在10～40sccm。

優(yōu)選的，所述Ar、He或者N₂的氣流量的取值范圍在70～100sccm。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟中，所述上電極電源輸出的上電極功率的取值范圍在800～1500W。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟中，所述下電極電源輸出的下電極功率的取值范圍在300～500W。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟中，刻蝕溫度的取值范圍在-10～10℃。

優(yōu)選的，在所述預(yù)處理步驟中，所述氧氣的氣流量的取值范圍在50～200sccm。

優(yōu)選的，在所述預(yù)處理步驟中，所述上電極電源輸出的上電極功率的取值范圍在500～1500W。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的二氧化硅基片的刻蝕方法，其通過在刻蝕二氧化硅基片的刻蝕步驟之前，進(jìn)行預(yù)處理步驟，即，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入氧氣，并開啟上電極電源和下電極電源，可以起到修飾掩膜側(cè)壁的作用，使 其變得垂直光滑，從而可以使獲得的刻蝕圖形的側(cè)壁和底部更平直、更光滑，進(jìn)而可以提高器件的性能和整體可靠性。

附圖說明

圖1為采用現(xiàn)有的二氧化硅基片刻蝕方法獲得的基片的電鏡掃描圖；

圖2為采用光刻之后的光刻膠掩膜的電鏡掃描圖；

圖3為本發(fā)明提供的二氧化硅基片的刻蝕方法的流程框圖；以及

圖4為采用本發(fā)明提供的二氧化硅基片的刻蝕方法獲得的基片的電鏡掃描圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明提供的二氧化硅基片的刻蝕方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖3為本發(fā)明提供的二氧化硅基片的刻蝕方法的流程框圖。如圖3所示，二氧化硅基片的刻蝕方法包括：

預(yù)處理步驟，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入氧氣，并開啟上電極電源和下電極電源，以修飾掩膜側(cè)壁；

刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入刻蝕氣體，并開啟上電極電源和下電極電源，以在二氧化硅基片的表面刻蝕圖形。

在上述預(yù)處理步驟中，氧氣的氣流量的取值范圍在50～200sccm；上電極電源輸出的上電極功率的取值范圍在500～1500W；下電極電源輸出的下電極功率的取值范圍在50～150W。典型的工藝參數(shù)為：腔室壓力為20mT；上電極功率為1000W；下電極功率為100W；O₂的氣流量為100sccm；腔室溫度為0℃；工藝時(shí)間為20s。

通過在刻蝕二氧化硅基片的刻蝕步驟之前，進(jìn)行上述預(yù)處理步驟，可以起到修飾掩膜側(cè)壁的作用，使其變得垂直光滑，從而可以使獲得的刻蝕圖形的側(cè)壁和底部更平直、更光滑，進(jìn)而可以提高器件的性能和整體可靠性。

為了消除在刻蝕圖形底部形成的微小的溝槽，獲得側(cè)壁和底部平直和光滑的形貌，還可以在刻蝕步驟中相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)調(diào)整以下工藝參數(shù)。

具體地，在刻蝕步驟中，刻蝕氣體包括Ar、He和N₂中的其中一種，以及碳氟類氣體。該碳氟類氣體包括C₄F₈、CF₄或者CHF₃。在刻蝕過程中，由于帶電副產(chǎn)物容易沉積在側(cè)壁，其會(huì)影響等離子體中的離子朝向側(cè)壁底部偏轉(zhuǎn)，從而增強(qiáng)了側(cè)壁底部的刻蝕，在該底部形成微小的溝槽。為此，本發(fā)明提供的二氧化硅基片的刻蝕方法，其通過在刻蝕步驟中采用物理轟擊作用較強(qiáng)的氣體，例如Ar、He或者N₂，可以斷開Si-O鍵，并去除底部由化學(xué)反應(yīng)生成的帶電副產(chǎn)物，從而可以避免在圖形底部形成微小的溝槽，獲得底部平直、光滑的形貌。優(yōu)選的，碳氟類的氣流量的取值范圍在10～40sccm，進(jìn)一步優(yōu)選為30sccm。Ar、He或者N₂的氣流量的取值范圍在70～100sccm。另外，在刻蝕步驟中，未在刻蝕步驟中向反應(yīng)腔室內(nèi)通入H₂，由于H₂會(huì)和光刻膠掩膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而形成較多的聚合物，因此，不通入H₂會(huì)進(jìn)一步較少副產(chǎn)物，從而可以避免在圖形底部形成微小的溝槽。

刻蝕步驟相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)采用了較低的上電極功率?，F(xiàn)有技術(shù)中上電極功率通常為2000W，這會(huì)使等離子體中的離子復(fù)合反應(yīng)增加，自由基比例增大，從而導(dǎo)致各向同性刻蝕增加，進(jìn)而造成側(cè)壁和底部粗糙不平直。而在本發(fā)明的技術(shù)方案中，上電極電源輸出的上電極功率的取值范圍在800～1500W。在該范圍內(nèi)的上電極功率不僅可以獲得側(cè)壁和底部光滑平直的形貌，而且還可以避免因上電極功率過低不能使碳氟類氣體有效電離，而導(dǎo)致刻蝕速率較低。

刻蝕步驟相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)采用了較低的下電極功率?，F(xiàn)有技術(shù)中下電極功率通常為600W，這容易導(dǎo)致刻蝕過程中的轟擊作用過強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致在圖形底部形成微小的溝槽，事實(shí)上，由于碳氟類氣體與二氧化硅基片主要進(jìn)行的是化學(xué)刻蝕，因此，下電極功率只要保證轟擊作用能夠去除在圖形表面上形成的少量副產(chǎn)物即可。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，下電極電源輸出的下電極功率的取值范圍在300～500W，進(jìn)一步為400W。在該范圍內(nèi)的下電極功率可以避免刻蝕過程中的轟擊 作用過強(qiáng)，從而可以避免在圖形底部形成微小的溝槽。

刻蝕步驟相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)采用了較低的刻蝕溫度。該刻蝕溫度是指在刻蝕過程中二氧化硅基片的溫度。該溫度通常由冷卻器(chiller)來控制。本發(fā)明的技術(shù)方案中，刻蝕步驟采用的刻蝕溫度的取值范圍在-10～10℃，進(jìn)一步優(yōu)選為0℃，而現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕溫度通常為20℃。通過在刻蝕步驟中采用較低的刻蝕溫度，不僅可以避免因掩膜溫度過高而出現(xiàn)糊膠的現(xiàn)象，而且較低的刻蝕溫度更有利于保持掩膜形貌，避免掩膜因溫度過高而收縮，從而有利于獲得側(cè)壁平直、光滑的形貌。

下面為本發(fā)明提供的二氧化硅基片的刻蝕方法進(jìn)行試驗(yàn)。該試驗(yàn)所采用的工藝參數(shù)為：在預(yù)處理步驟中，腔室壓力為20mT；上電極功率為1000W；下電極功率為100W；O₂的氣流量為100sccm；腔室溫度為0℃；工藝時(shí)間為20s。在刻蝕步驟中，腔室壓力為4mT；上電極功率為1500W；下電極功率為400W；C₄F₈的氣流量為30sccm；Ar的氣流量為70sccm；腔室溫度為0℃；工藝時(shí)間為240s。

圖4為采用本發(fā)明提供的二氧化硅基片刻蝕方法獲得的基片的電鏡掃描圖。由圖4可知，通過采用本發(fā)明提供的二氧化硅基片的刻蝕方法，可以獲得側(cè)壁和底部平直、光滑的形貌，從而可以提高器件的性能和整體可靠性。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。