一种TiAlV合金的刻蚀方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微机电系统（MEM巧制造工艺技术领域，具体设及一种TiAlV合金的刻 蚀方法。
【背景技术】
[0002] MEMS即微机电系统（MicroelectroMechanicalSystems)，是在微电子技术基础 上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应 的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的 基础上发展起来的高科技前沿学科。
[0003] MEMS红外传感器使器件吸收到的热量保留在桥面上，运就需要桥臂的热导较低， 材料的热导率较低即可达到要求。常用热导率比较低的材料主要有Ti,Ni化合金，TiAlV 合金等。TiAlV合金是综合性能最佳的合金之一，具有热导率低，化学稳定性好等优点，从而 大大提高了MEMS系统的设计窗口。
[0004] TiAlV合金的刻蚀有两种方法，一种为湿法刻蚀，即溶剂刻蚀；另一种为干法刻 蚀，即等离子刻蚀。随着产品的更新换代，湿法刻蚀工艺所限而较少被采用。干法等离子刻 蚀由于工艺简单，较湿法刻蚀其刻蚀效果较好而被业界广泛采用。同时，干法刻蚀中，刻蚀 条件对刻蚀效果的影响是非常明显的，刻蚀气体的成分、比例W及刻蚀压强等参数直接影 响刻蚀形状。现有技术中关于TiAlV合金的干法刻蚀工艺还存在一定的缺陷，无法很好的 控制TiAlV合金的刻蚀形貌和关键尺寸。
【发明内容】
阳0化]针对上述问题，本发明提出了一种新的TiAlV合金的干法刻蚀方法，解决了TiAlV合金刻蚀速率、刻蚀形貌、关键尺寸等问题，具体的，该方法包括：
[0006] a.在半导体衬底上生长TiAlV合金薄膜；
[0007] b.在所述TiAlV合金薄膜上涂覆光刻胶，并将所述光刻胶图形化； 阳00引 C.采用CL2、BCL3、r^的混合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀；其中，所述混合 气体中化2、8化3、成的比例为1:1:1~1:2:2;
[0009] d.去除光刻胶。
[0010] 其中，在步骤C中，采用化2、BCLs、成的混合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀 的方法为反应离子刻蚀，该步骤在反应离子刻蚀设备中完成。
[0011] 其中，在步骤C中，采用化2、BCL3、成的混合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀 的过程中，刻蚀工艺的压力为50~300mtoor，功率为200~800W。
[0012] 其中，在步骤d中，去除所述光刻胶的方法为干法去胶。
[0013] 其中，在步骤d之后还包括步骤e:去除在步骤C中产生的聚合物。
[0014] 其中，去除所述聚合物的方法为依次采用有机化学溶液、无机化学溶液、去离子水 对刻蚀后的TiAlV合金薄膜进行清洗。
[0015] 本发明提出的干法刻蚀TiAlV合金的方法，对刻蚀中采用的刻蚀气体和刻蚀条件 进行了精确的控制，利用不同的气体配比有效的W不同的速度形成刻蚀聚合物，从而达到 对刻蚀形貌、刻蚀关键尺寸的有效控制。本发明不仅提高了TiAlV合金的刻蚀速率，并且能 够更有效的控制TiAlV合金的刻蚀形貌，提高了该工艺的稳定性、重复性，降低大批量生产 的成本，并提高良率。
【附图说明】
[0016] 通过阅读参照W下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它 特征、目的和优点将会变得更明显：
[0017] 图1为本发明中TiAlV合金的干法刻蚀工艺流程；
[0018] 图2为本发明的一个实施例中TiAlV合金的刻蚀效果图；
[0019] 附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施 例作详细描述。
[0021] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0022] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且 目的不在于限制本发明。
[0023] 本发明提出了一种新的TiAlV合金的干法刻蚀方法，解决了TiAlV合金刻蚀速率、 刻蚀形貌、关键尺寸等问题，具体的，该方法包括：
[0024] a.在半导体衬底上生长TiAlV合金薄膜；
[00巧]b.在所述TiAlV合金薄膜上涂覆光刻胶，并将所述光刻胶图形化；
[0026] C.采用CL2、BCL3、r^的混合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀；其中，所述混合 气体中化2、8化3、成的比例为1:1:1~1:2:2;
[0027]d.去除光刻胶。 阳02引其中，在步骤C中，采用化2、BCLs、成的混合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀 的方法为反应离子刻蚀，该步骤在反应离子刻蚀设备中完成。
[0029] 其中，在步骤C中，采用化2、BCLs、成的混合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀 的过程中，刻蚀工艺的压力为50~300mtoor，功率为200~800W。
[0030] 其中，在步骤d中，去除所述光刻胶的方法为干法去胶。
[0031] 其中，在步骤d之后还包括步骤e:去除在步骤C中产生的聚合物。
[0032] 其中，去除所述聚合物的方法为依次采用有机化学溶液、无机化学溶液、去离子水 对刻蚀后的TiAlV合金薄膜进行清洗。
[0033] 本发明提出的干法刻蚀TiAlV合金的方法，对刻蚀中采用的刻蚀气体和刻蚀条件 进行了精确的控制，利用不同的气体配比可W有效的W不同的速度形成刻蚀聚合物，从而 达到对刻蚀形貌、刻蚀关键尺寸的有效控制。本发明不仅提高了TiAlV合金的刻蚀速率，并 且能够更有效的控制TiAlV合金的刻蚀形貌，提高了该工艺的稳定性、重复性，降低大批量 生产的成本，并提高良率。
[0034] 下面，将结合附图对本发明的一个实施例进行详细的阐述。具体的，首先，准备半 导体衬底1，并对其表面进行清洗，如图1 (a)所示。该半导体衬底优选的为娃衬底，具体的， 该衬底可W是WPESIN为衬底的娃片。
[0035] 接下来，采用PVD(物理汽相淀积）的方法生长TiAlV合金薄膜2,具体的，形成所 述TiAlV合金薄膜2的方法为瓣射，如图1化）所示。所述TiAlV合金薄膜2的厚度由实 际需要决定，在实际刻蚀过程中，气体的配比和刻蚀时间也随着TiAlV合金薄膜厚度的变 化而进行相应的调整。在本实施例中，仅作为示例性的，所述TiAlV合金薄膜2的厚度为 100nm〇 阳036] 接下来，在所述TiAlV合金薄膜2上依次进行涂覆光刻胶、曝光、显影等光刻工艺， 形成所需要的图形，如图I(C)所示。此工艺为本领域的常规工艺，在此不再寶述。
[0037] 接下来，将娃片放入刻蚀设备，采用一定配比的氯气气体、=氯化棚和氮气的混 合气体进行反应离子刻蚀。为了能够精确地控制刻蚀过程中刻蚀聚合物的形成速度W及TiAlV合金薄膜的刻蚀速度，混合气体中氯气气体、=氯化棚和氮气的比例要保持在 1:1:1~1:2:2的范围中。由于不同的气体配比可W有效的形成刻蚀生产物聚合物，从而达 到对刻蚀形貌、刻蚀关键尺寸的有效控制。具体的，刻蚀设备为反应离子刻蚀设备。刻蚀的 射频功率为200~800W，气体压强为50~300mtoor。 阳038] 针对本实施例中的TiAlV合金薄膜，所采用的氯气总流量为10~150sccm，=氯化 棚总流量为10~200sccm，氮气总流量为10~lOOsccm。刻蚀时间由人为设置工艺时间控 审IJ，在刻蚀过程中，通过调整气体配比及刻蚀时间，可W根据工艺需要，形成不同刻蚀形貌、 刻蚀关键尺寸。
[0039] 具体的，在本实施例中，刻蚀过程中的主要参数如表1所示：
[0040] 表1.本实施例中干法刻蚀过程中的主要参数 [0041 ]
[0042] 干法刻蚀工艺完成后，采用干法去胶去除刻蚀过程中作为掩膜的光刻胶，如图 1 (d)所示；最后，依次采用有机化学溶液、无机化学溶液、去离子水对刻蚀后的TiAlV合金 薄膜进行清洗，去除在刻蚀过程中产生的聚合物。去胶和清洗的过程为本领域中的常规工 艺，在此不再寶述。
[00创对刻蚀后的Si片进行沈M(电子显微镜）分析，其结果如图2所示。图2表明，图 形化的TiAlV合金刻蚀形貌良好、刻蚀关键尺寸正常、无残留等，有益于后续工艺的进行。
[0044] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种TiAlV合金的刻蚀方法，包括： a. 在半导体衬底上生长TiAlV合金薄膜； b. 在所述TiAlV合金薄膜上涂覆光刻胶，并将所述光刻胶图形化； c. 采用（^2』(^3為的混合气体对所述1^1￥合金薄膜进行刻蚀；其中，所述混合气体 中CL2、BCL3、N2 的比例为 1:1:1 ~1:2:2; d. 去除光刻胶。2. 根据权利要求1所述的TiAlV合金的刻蚀方法，其特征在于，在步骤c中，采用CL2、 BCL3、Nj^g合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀的方法为反应离子刻蚀，该步骤在反应 离子刻蚀设备中完成。3. 根据权利要求1所述的TiAlV合金的刻蚀方法，其特征在于，在步骤c中，采用CL2、 BCL3、队的混合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀的过程中，刻蚀工艺的压力为50~ 300mtoor，功率为 200 ~800W。4. 根据权利要求1所述的TiAlV合金的刻蚀方法，特征在于，在步骤d中，去除所述光 刻胶的方法为干法去胶。5. 根据权利要求1所述的TiAlV合金的刻蚀方法，其特征在于，在步骤d之后还包括步 骤e: 去除在步骤c中产生的聚合物。6. 根据权利要求5所述的TiAlV合金的刻蚀方法，其特征在于，去除所述聚合物的方法 为依次采用有机化学溶液、无机化学溶液、去离子水对刻蚀后的TiAlV合金薄膜进行清洗。
【专利摘要】本发明提出了一种TiAlV合金的刻蚀方法，包括：a.在半导体衬底上生长TiAlV合金薄膜；b.在所述TiAlV合金薄膜上涂覆光刻胶，并将所述光刻胶图形化；c.采用CL2、BCL3、N2的混合气体对所述TiAlV合金薄膜进行刻蚀；其中，所述混合气体中CL2、BCL3、N2的比例为1:1:1～1:2:2；d.去除光刻胶。本发明提出的干法刻蚀TiAlV合金的方法，对刻蚀中采用的刻蚀气体和刻蚀条件进行了精确的控制，利用不同的气体配比可以有效的以不同的速度形成刻蚀聚合物，从而达到对刻蚀形貌、刻蚀关键尺寸的有效控制，提高了该工艺的稳定性、重复性，降低大批量生产的成本，并提高良率。
【IPC分类】B81C1/00, C23F1/12, C23F1/02
【公开号】CN105220144
【申请号】CN201510601726
【发明人】吴连勇, 雷述宇, 何熙, 方辉
【申请人】北方广微科技有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月18日