基于干法刻蚀的硅基板高深宽比的图形结构生成方法与流程

本发明属于微纳加工，具体涉及一种基于干法刻蚀的硅基板高深宽比的图形结构生成方法。

背景技术：

1、随着微纳加工技术的不断发展和进步，纳米压印技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。广泛应用于半导体制造、mems、pss、生物芯片等各个有涉及微纳加工之领域。

2、目前半导体硅基微纳结构的产品应用多元化，硅基板微结构尺寸制备的需求变化也越来越多，现通过诸多光学干涉方式进行制备，但由于光刻胶的一些光学特性，在图形设计结构cd(最小结构线宽)一定时，掩膜深宽比基本无法大于2。为保证图形保真度，模板尺寸深宽比一般设计较低，常在1至2之间。

3、当最终产品需求深宽比大于5时，引入干法刻蚀工艺方法弥补掩膜尺寸的深宽比，但是生成的图形结构的形貌轮廓存在失真现象，影响后续工艺的有效开展。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于干法刻蚀的硅基板高深宽比的图形结构生成方法。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、本发明公开一种基于干法刻蚀的硅基板高深宽比的图形结构生成方法，包括：

4、步骤s1：在硅基板上形成图形掩膜；

5、步骤s2：利用氧氟类气体体系高选择比硅基刻蚀方法对步骤s1得到的硅基板进行掩膜刻蚀，得到高深宽比的图形结构；

6、步骤s3：利用氟碳类气体体系低选择比硅基刻蚀方法对步骤s2得到的硅基板进行进一步掩膜刻蚀，对图形结构的底部轮廓进行修正保真。

7、本发明利用干法刻蚀工艺方法，保持掩膜原有线宽，在提升选择比增大硅基材料刻蚀后深宽比的基础上，再通过低选择比硅基刻蚀工艺对硅基板上的图形结构的底部轮廓进行修正。本发明能够同时满足刻蚀后的高深宽比及其形貌轮廓的保真度，有效迎合后续工艺需求。

8、在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

9、作为优选的方案，所述步骤s1具体为：利用纳米压印的方法在硅基板上形成图形掩膜。

10、作为优选的方案，步骤s1具体包括：

11、步骤s1.1：在硅基板的表面涂覆一层纳米压印胶；

12、步骤s1.2：利用具有设计图形的模板在硅基板的胶面进行纳米压印，使模板上的设计图形复制转移至硅基板的胶面上，形成图形掩膜。

13、作为优选的方案，步骤s2利用o2、sf6气体对硅基进行腐蚀反应。

14、作为优选的方案，步骤s3利用cf4、ar、sf6气体对硅基进行腐蚀反应。

15、作为优选的方案，利用icp干法刻蚀设备执行步骤s2和步骤s3。

16、作为优选的方案，步骤s2具体包括：

17、步骤s2.1：向icp干法刻蚀设备内输入o2、sf6气体，且o2气体流量范围为5～50sccm，sf6气体流量范围为5～60sccm；

18、步骤s2.2：调节icp干法刻蚀设备内上电极功率范围为200～500w，下电极功率范围为20～70w，内部压强调控范围为6～30mt，冷却温度的调控范围为-10℃～30℃，he气压强调控范围为3t～8t，刻蚀选择比范围为3～10。

19、作为优选的方案，步骤s3具体包括：

20、步骤s3.1：向icp干法刻蚀设备内输入cf4、ar、sf6气体，且cf4气体流量范围为20～80sccm，ar气体流量范围为50～120sccm，sf6气体流量范围3～15sccm；

21、步骤s3.2：调节icp干法刻蚀设备内上电极功率范围为200～500w，下电极功率范围为30～70w，内部压强调控范围为4～10mt，冷却温度的调控范围为0℃～30℃，he气压强调控范围为3t～8t，刻蚀选择比范围为1～3。

22、本发明公开一种基于干法刻蚀的硅基板高深宽比的图形结构生成方法，针对纳米压印低深宽比掩膜结构，通过干法刻蚀工艺多步骤配合法，首先用高选择比刻蚀工艺得到高深宽比图形结构，再利用低选择比刻蚀工艺，进行高选择比工艺后图形结构底部失真的轮廓修正。本发明能够有效提升刻蚀选择比及图形轮廓保真效果，有助于后续相关工艺的开展。

技术特征：

1.基于干法刻蚀的硅基板高深宽比的图形结构生成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的图形结构生成方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：利用纳米压印的方法在硅基板上形成图形掩膜。

3.根据权利要求2所述的图形结构生成方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的图形结构生成方法，其特征在于，所述步骤s2利用o2、sf6气体对硅基进行腐蚀反应。

5.根据权利要求4所述的图形结构生成方法，其特征在于，所述步骤s3利用cf4、ar、sf6气体对硅基进行腐蚀反应。

6.根据权利要求5所述的图形结构生成方法，其特征在于，利用icp干法刻蚀设备执行步骤s2和步骤s3。

7.根据权利要求6所述的图形结构生成方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

8.根据权利要求7所述的图形结构生成方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：

技术总结
本发明公开一种基于干法刻蚀的硅基板高深宽比的图形结构生成方法，包括：在硅基板上形成图形掩膜；利用氧氟类气体体系高选择比硅基刻蚀方法对步骤S1得到的硅基板进行掩膜刻蚀，得到高深宽比的图形结构；利用氟碳类气体体系低选择比硅基刻蚀方法对步骤S2得到的硅基板进行进一步掩膜刻蚀，对图形结构的底部轮廓进行修正保真。本发明利用干法刻蚀工艺方法，保持掩膜原有线宽，在提升选择比增大硅基材料刻蚀后深宽比的基础上，再通过低选择比硅基刻蚀工艺对硅基板上的图形结构的底部轮廓进行修正。本发明能够同时满足刻蚀后的高深宽比及其形貌轮廓的保真度，有效迎合后续工艺需求。

技术研发人员：周思瑶,李其凡,袁国华,史晓华
受保护的技术使用者：苏州光舵微纳科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29