一种刻蚀方法与流程

本申请涉及半导体工艺，特别涉及一种刻蚀方法。

背景技术：

1、在金属电极制造中，金属层材料的选择要考虑到器件的性能要求，包括电阻率、粘附特性、薄膜的沉积条件和选择性问题。金、银和铂等金属提供了显著的性能特征，如具有低电阻率，高化学稳定性、高熔点、低表面功函数，与其他金属良好的欧姆接触等优良特性。因此，金、银和铂等作为金属层在电极的制造中得到了广泛的应用。

2、对金属刻蚀一般分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种，随着特征分辨率逐渐减小，干法刻蚀因其高转移精度而备受关注。与湿法蚀刻相比，干法刻蚀在等离子体环境中蚀刻金属最重要的优点是，能够避免横向钻蚀且粗糙度较低，因此金属层有较少的凹痕。

3、现有技术中，在等离子体环境下蚀刻金属的过程中，会导致侧壁出现再沉积问题，可以采用离子束刻蚀技术(ion beam etching，ibe)去除侧壁的残留物，但在高深宽比结构下，离子束入射角被限制，难以完全发挥其优势，无法完全去除侧壁残留物，且容易过度蚀刻底层绝缘层，影响金属电极良率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种刻蚀方法，能够完全去除侧壁残留的金属沉积层，且对绝缘层损伤较小。其具体方案如下：

2、第一方面，本申请提供了一种刻蚀方法，包括：

3、提供待刻蚀结构，所述待刻蚀结构包括绝缘层，以及在所述绝缘层上依次设置的金属层和图案化的光刻胶层；

4、以所述光刻胶层为掩蔽，利用惰性气体离子束以第一刻蚀角度对所述金属层进行刻蚀，得到刻蚀槽；所述光刻胶层的侧壁表面在刻蚀过程中形成金属沉积层；

5、利用混合气体离子束以第二刻蚀角度对所述光刻胶层和所述金属沉积层进行刻蚀，以去除所述金属沉积层；所述混合气体包括惰性气体和反应气体；所述第二刻蚀角度大于所述第一刻蚀角度。

6、可选地，所述刻蚀槽部分贯穿所述金属层，在所述利用混合气体离子束以第二刻蚀角度对所述光刻胶层和所述金属沉积层进行刻蚀时，去除所述刻蚀槽底部的金属层。

7、可选地，所述反应气体为氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳或氟基/氯基气体。

8、可选地，所述惰性气体在混合气体中的流量占比为大于或等于0.5。

9、可选地，所述第二刻蚀角度的范围为45°～75°。

10、可选地，所述第二刻蚀角度的范围为60°～75°。

11、可选地，所述第一刻蚀角度的范围为0～20°。

12、可选地，所述金属层材料为金、银、铂或铜。

13、可选地，所述混合气体中的惰性气体流量为15-60sccm，所述混合气体中的反应气体流量为2-20sccm。

14、可选地，所述惰性气体离子束和所述混合气体离子束的束流电压为100v-600v；所述惰性气体离子束和所述混合气体离子束的粒子加速电压为50v-100v。

15、本申请实施例提供了一种刻蚀方法，首先提供待刻蚀结构，待刻蚀结构包括绝缘层，以及在绝缘层上依次设置的金属层和图案化的光刻胶层；接着，以光刻胶层为掩蔽，利用惰性气体离子束以第一刻蚀角度对金属层进行刻蚀，得到刻蚀槽；光刻胶层的侧壁表面在刻蚀过程中形成金属沉积层，金属沉积层严重影响后道工序；然后，利用混合气体离子束以第二刻蚀角度对光刻胶层和金属沉积层进行刻蚀，以去除金属沉积层；混合气体包括惰性气体和反应气体，反应气体可以与光刻胶层反应，能够消耗光刻胶层，从而降低刻蚀槽的深宽比，避免金属在侧壁上反复沉积，利于混合气体离子束刻蚀金属沉积层，混合气体以第二刻蚀角度入射到刻蚀槽中，第二刻蚀角度大于第一刻蚀角度，这样，能够完全去除金属沉积层，并且能够降低对绝缘层的损伤，提高金属电极良率。

技术特征：

1.一种刻蚀方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀槽部分贯穿所述金属层，在所述利用混合气体离子束以第二刻蚀角度对所述光刻胶层和所述金属沉积层进行刻蚀时，去除所述刻蚀槽底部的金属层。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应气体为氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳或氟基/氯基气体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气体在混合气体中的流量占比为大于或等于0.5。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀角度的范围为45°～75°。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀角度的范围为60°～75°。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一刻蚀角度的范围为0～20°。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述金属层材料为金、银、铂或铜。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述混合气体中的惰性气体流量为15-60sccm，所述混合气体中的反应气体流量为2-20sccm。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述惰性气体离子束和所述混合气体离子束的束流电压为100v-600v；所述惰性气体离子束和所述混合气体离子束的粒子加速电压为50v-100v。

技术总结
本申请提供一种刻蚀方法，提供待刻蚀结构，待刻蚀结构包括绝缘层，以及在绝缘层上依次设置的金属层和图案化的光刻胶层；以光刻胶层为掩蔽，利用惰性气体离子束以第一刻蚀角度对金属层进行刻蚀，得到刻蚀槽；光刻胶层的侧壁表面在刻蚀过程中形成金属沉积层；利用混合气体离子束以第二刻蚀角度对光刻胶层和金属沉积层进行刻蚀，以去除金属沉积层；混合气体包括惰性气体和反应气体，反应气体可以与光刻胶层反应，能够消耗光刻胶层，从而降低刻蚀槽的深宽比，利于混合气体离子束刻蚀金属沉积层，混合气体以第二刻蚀角度入射到刻蚀槽中，第二刻蚀角度大于第一刻蚀角度，能够完全去除金属沉积层，并且能够降低对绝缘层的损伤，提高金属电极良率。

技术研发人员：王耀,彭泰彦,杨宇新,蒋中原,许开东
受保护的技术使用者：江苏鲁汶仪器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16