一种降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法
【专利摘要】本发明公开了一种降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，包括：在SiC衬底背面溅射或蒸发金属掩膜层；在金属掩膜层上涂敷光刻胶，并烘干；对光刻胶进行光刻形成光刻胶图案；利用形成的光刻胶图案对金属掩膜层进行腐蚀，形成金属掩膜图形；在等离子体刻蚀机中对形成金属掩膜图形的SiC衬底背面进行等离子体轰击，将金属掩膜层上的光刻胶溅射到等离子体刻蚀机的腔体内壁，在等离子体刻蚀机的腔体内壁形成光刻胶层；在等离子体刻蚀机中利用形成的金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀，形成背孔，直至与SiC正面源极金属联通。利用本发明，降低了背孔工艺中金属掩膜对等离子体刻蚀机腔体内壁的污染，提高了等离子体刻蚀机的使用效率。
【专利说明】一种降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及GaN、SiC微波器件的背孔加工【技术领域】，尤其是一种降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，能够有效降低背孔工艺中金属掩膜对等离子体刻蚀机腔体内壁的污染，提高等离子体刻蚀机的使用效率。
【背景技术】
[0002]背孔技术实现了源端的接地，缩短了器件、电路的接地距离，有效降低器件接地端的串联电感，从而提高器件微波状态下的功率特性是GaN微波器件的关键技术。
[0003]背孔刻蚀往往采用金属作为掩膜，例如N1、Al等，普通光刻胶难以使用，常规背孔技术的步骤如下:
[0004]如图1所示，在减薄的SiC背面溅射或蒸发金属掩膜层；
[0005]如图2所示，在金属掩膜层上涂敷光刻胶，对光刻胶进行光刻形成光刻胶图案；
[0006]如图3所示，利用形成的光刻胶图案对金属掩膜层进行腐蚀，形成金属掩膜图形，然后清洗去胶；
[0007]如图4所示，在等离子体刻蚀机中利用形成的金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀，形成背孔，直至与SiC正面源极金属联通。
[0008]在利用金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀形成背孔的过程中，由于等离子的轰击作用，导致金属掩膜中的金属被溅射下来淀积在等离子体刻蚀机的腔体内壁，如图5所示，使得后续对等离子体刻蚀机腔体内壁的处理异常复杂，难以去除粘附在等离子体刻蚀机腔体内壁的金属，通常必须采用拆除等离子体刻蚀机腔体，酸性溶液浸泡来处理费时费力。每刻蚀一次背孔，都要拆除等离子体刻蚀机腔体，采用酸性溶液浸泡处理，然后再进行安装，费时费力，设备利用率低，给科研工作带来极大的不便。
【发明内容】
[0009](一 )要解决的技术问题
[0010]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，以降低背孔工艺中金属掩膜对等离子体刻蚀机腔体内壁的污染，提高等离子体刻蚀机的使用效率。
[0011](二)技术方案
[0012]为达到上述目的，本发明提供了一种降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，该方法包括:
[0013]步骤1:在SiC衬底背面溅射或蒸发金属掩膜层；
[0014]步骤2:在金属掩膜层上涂敷光刻胶，并烘干；
[0015]步骤3:对光刻胶进行光刻形成光刻胶图案；
[0016]步骤4:利用形成的光刻胶图案对金属掩膜层进行腐蚀，形成金属掩膜图形；
[0017]步骤5:在等离子体刻蚀机中对形成金属掩膜图形的SiC衬底背面进行等离子体轰击，将金属掩膜层上的光刻胶溅射到等离子体刻蚀机的腔体内壁，在等离子体刻蚀机的腔体内壁形成光刻胶层；
[0018]步骤6:在等离子体刻蚀机中利用形成的金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀，形成背孔，直至与SiC正面源极金属联通。
[0019]上述方案中，步骤I中所述金属掩膜层采用金属Ni,厚度介于2μηι-4μηι之间。
[0020]上述方案中，步骤2中所述光刻胶的厚度为I μ m-3 μ m。
[0021]上述方案中，步骤5中所述在等离子体刻蚀机中对形成金属掩膜图形的SiC衬底背面进行等离子体轰击，具体工艺参数如下:Ar=10-30sccm，Rf=30-1000ff, LF=300-700ff,P=1-1Omtor, Τ=600_1500 秒。
[0022](三)有益效果
[0023]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0024]1、利用本发明，在保证原有工艺以及保持原有刻蚀速率的情况下，实现了对背孔的有效刻蚀，并且对于等离子体刻蚀机腔体内壁而言，由于淀积的金属下有一层光刻胶层，使得其清洗难度大大降低，使用常规的丙酮和无水乙醇，擦洗即可实现腔体内壁的清洗，改变了以前必须拆洗腔体，利用酸性溶液浸泡来实现清洗。
[0025]2、利用本发明，采用光刻胶的与金属复合结构，在背孔刻蚀过程中，预先淀积光刻胶，避免了刻蚀过程中溅射的金属掩膜与腔体内壁的直接接触，使得金属的淀积层变得极易清洗，使用常规的丙酮和无水乙醇，擦洗即可实现腔体内壁的清洗。
[0026]3、利用本发明，由于无须拆除腔体，使得设备避免的频繁拆卸，保证了设备的有效性和使用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是常规背孔技术中在减薄的SiC背面溅射或蒸发金属掩膜层的示意图；
[0028]图2是常规背孔技术中在金属掩膜层上涂敷光刻胶，对光刻胶进行光刻形成光刻胶图案的示意图；
[0029]图3是常规背孔技术中利用形成的光刻胶图案对金属掩膜层进行腐蚀，形成金属掩膜图形，然后清洗去胶的示意图；
[0030]图4是常规背孔技术中在等离子体刻蚀机中利用形成的金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀形成背孔的示意图；
[0031]图5是常规背孔技术中在利用金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀形成背孔的过程中金属掩膜中的金属被溅射下来淀积在等离子体刻蚀机的腔体内壁的示意图；
[0032]图6是依照本发明实施例的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法流程图；
[0033]图7至图14示出了依照本发明实施例的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。[0035]本发明提供的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，在背孔工艺中对背孔进行刻蚀时之前利用等离子体在等离子体刻蚀机腔体内壁形成光刻胶保护层，在对背孔进行刻蚀时金属直接淀积在等离子体刻蚀机腔体内壁的光刻胶保护层上，避免了金属直接淀积在等离子体刻蚀机腔体的内壁，有利于后期去除，避免了拆卸腔体酸处理等繁琐步骤，降低了背孔工艺中金属掩膜对等离子体刻蚀机腔体内壁的污染，提高了等离子体刻蚀机的使用效率。
[0036]如图6所示，图6是依照本发明实施例的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法流程图，该方法包括以下步骤:
[0037]步骤1:在SiC衬底背面溅射或蒸发金属掩膜层，该金属掩膜层采用金属Ni，厚度?1 2 μ m-4 μ m ；
[0038]步骤2:在金属掩膜层上涂敷光刻胶，光刻胶厚度I μ m-3 μ m,并烘干；
[0039]步骤3:对光刻胶进行光刻形成光刻胶图案；
[0040]步骤4:利用形成的光刻胶图案对金属掩膜层进行腐蚀，形成金属掩膜图形；
[0041]步骤5:在等离子体刻蚀机中对形成金属掩膜图形的SiC衬底背面进行等离子体轰击，将金属掩膜层上的光刻胶溅射到等离子体刻蚀机的腔体内壁，在等离子体刻蚀机的腔体内壁形成光刻胶层，其中 Ar=10-30sccm，Rf=30-1000ff, LF=300-700ff, P=1-1Omtor,T=600-1500秒。在等离子体刻蚀机腔体中采用等离子轰击，使得金属掩膜层上的光刻胶完全轰击干净，在这一过程中，部分溅射的光刻胶淀积在等离子体刻蚀机腔体的内壁；
[0042]步骤6:在等离子体刻蚀机中利用形成的金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀，形成背孔，直至与SiC正面源极金属联通。
[0043]基于图6所示的依照本发明实施例的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法流程图，图7
[0044]至图14示出了依照本发明实施例的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的工艺流程图，具体包括:
[0045]如图7所示，在SiC衬底背面溅射或蒸发金属掩膜层，该金属掩膜层采用金属Ni，厚度介于2 μ m-4 μ m ;
[0046]如图8所示，在金属掩膜层上涂敷光刻胶，光刻胶厚度I μ m-3 μ m,并烘干；
[0047]如图9所示，对光刻胶进行光刻形成光刻胶图案；
[0048]如图10所示，利用形成的光刻胶图案对金属掩膜层进行腐蚀，形成金属掩膜图形；
[0049]如图11所示，在等离子体刻蚀机中对形成金属掩膜图形的SiC衬底背面进行等离子体轰击，将金属掩膜层上的光刻胶溅射到等离子体刻蚀机的腔体内壁，在等离子体刻蚀机的腔体内壁形成光刻胶层，其中 Ar=10-30sccm，Rf=30-1000W，LF=300-700W，P=1-1Omtor,T=600-1500 秒；
[0050]在等离子体刻蚀机腔体中采用等离子轰击，使得金属掩膜层上的光刻胶完全轰击干净，在这一过程中，部分溅射的光刻胶淀积在等离子体刻蚀机腔体的内壁，如图12所示；
[0051]如图13所示，在等离子体刻蚀机中利用形成的金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀，直至SiC正面源极金属形成背孔；
[0052]刻蚀背孔的过程中，由于等离子的轰击作用，导致金属掩膜中的金属被溅射下来淀积在等离子体刻蚀机腔体内壁的光刻胶层上，如图14所示；
[0053]刻蚀完成后由于在金属和等离子体刻蚀机腔体内壁之间有一层光刻胶层，所以金属很容易采用常规的手段处理干净，不用将整个腔体拆卸放置于酸性溶液池内近浸泡，即可容易清理干净，降低了背孔工艺中金属掩膜对等离子体刻蚀机腔体内壁的污染，提高了等离子体刻蚀机的使用效率。
[0054]上述是本发明的一个具体实施例，背孔的刻蚀前，溅射下来的金属掩膜淀积在腔体内壁的光刻胶表面，易于清洗，在实际应用中，这一方案也可以采用其它手段，例如在样品上直接涂覆光刻胶，在等离子刻蚀机腔体内部利用Ar等离子体进行轰击，光刻胶被溅射后形成腔体内壁的光刻胶附着层，再进行带金属掩膜样品的刻蚀，这样也可以达到相同的技术目标。
[0055]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，其特征在于，该方法包括: 步骤1:在SiC衬底背面溅射或蒸发金属掩膜层； 步骤2:在金属掩膜层上涂敷光刻胶，并烘干； 步骤3:对光刻胶进行光刻形成光刻胶图案； 步骤4:利用形成的光刻胶图案对金属掩膜层进行腐蚀，形成金属掩膜图形； 步骤5:在等离子体刻蚀机中对形成金属掩膜图形的SiC衬底背面进行等离子体轰击，将金属掩膜层上的光刻胶溅射到等离子体刻蚀机的腔体内壁，在等离子体刻蚀机的腔体内壁形成光刻胶层； 步骤6:在等离子体刻蚀机中利用形成的金属掩膜图形对SiC背面进行刻蚀，形成背孔，直至与SiC正面源极金属联通。
2.根据权利要求1所述的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，其特征在于，步骤I中所述金属掩膜层采用金属Ni,厚度介于2 μ m-4 μ m之间。
3.根据权利要求1所述的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，其特征在于，步骤2中所述光刻胶的厚度为I μ m-3 μ m。
4.根据权利要求1所述的降低背孔工艺中对等离子体刻蚀机腔体污染的方法，其特征在于，步骤5中所述在等离子体刻蚀机中对形成金属掩膜图形的SiC衬底背面进行等离子体轰击，具体工艺参数如下:Ar=10-30sccm，Rf=30-1000ff, LF=300-700ff, P=1-1Omtor,T=600-1500 秒。
【文档编号】H01L21/3065GK103730348SQ201410005319
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】魏珂, 刘果果, 孔欣, 樊杰, 黄森, 刘新宇 申请人:中国科学院微电子研究所