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1、(10)申请公布号 CN 102955200 A (43)申请公布日 2013.03.06 CN 102955200 A *CN102955200A* (21)申请号 201110251889.7 (22)申请日 2011.08.30 G02B 6/138(2006.01) (71)申请人 上海华虹 NEC 电子有限公司 地址 201206 上海市浦东新区川桥路 1188 号 (72)发明人 吴智勇 (74)专利代理机构 上海浦一知识产权代理有限 公司 31211 代理人 刘昌荣 (54) 发明名称 光分路器单晶硅回刻的干法刻蚀方法 (57) 摘要 本发明公开了一种光分路器单晶硅回刻的干 法刻。
2、蚀方法， 包括步骤 ： 1) 用干法刻蚀方法， 通过 硬掩膜刻蚀出深沟槽 ； 2) 用湿法刻蚀方法， 缩小 硬掩膜的宽度 ； 3) 采用各向异性刻蚀条件， 进行 单晶硅回刻 ； 4) 进行聚合物各向同性刻蚀， 去除 侧壁的聚合物 ； 5)重复步骤3)至4)。 该方法通过 循环刻蚀方法， 降低了单晶硅回刻过程中形成的 单晶硅围墙的高度， 从而可以提高光分路器的性 能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种光分路器单晶硅回刻的。
3、干法刻蚀方法， 包括步骤 ： 1) 采用干法刻蚀方法， 通过硬掩膜刻蚀出深沟槽 ； 2) 采用湿法刻蚀方法， 缩小硬掩膜的宽度 ； 其特征在于， 还包括以下步骤 ： 3) 采用各向异性刻蚀条件， 进行单晶硅回刻 ； 4) 采用各向同性刻蚀条件， 进行侧壁聚合物的刻蚀 ； 5) 重复步骤 3) 至 4)。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述硬掩膜为 SiO2氧化膜。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤2)中， 采用氟化氨或氢氟酸进行湿法 刻蚀。 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 3) 中， 采用以 SF6和 O2为主的刻蚀 气体。 5。
4、. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于， 步骤 3) 中， 刻蚀时的压力为 10 毫托 60 毫托， 上部电极功率为 300W 1200W。 6. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 4) 中， 采用以 CF4为主的刻蚀气体。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 步骤4)中， 刻蚀时间为20秒， 刻蚀速率为 8. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 4) 之后， 还包括以下参与循环的步 骤 ： 4 ) 打开步骤 3) 所用的刻蚀气体， 并进行抽气。 权 利 要 求 书 CN 102955200 A 2 1/2 页 3 光分路器单晶硅回刻的干法刻。
5、蚀方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体制造工艺， 特别是涉及一种光分路器单晶硅回刻的干法刻蚀方 法。 背景技术 0002 在光分路器 (Optical splitter) 结构中， 单晶硅衬底 1 被用来形成光通路， 其工 艺为 ： 在硅衬底 1 上进行深沟槽 4( 深度 1m 10m) 的刻蚀， 然后再进行单晶硅回刻 (etch back)， 形成有台阶的硅衬底 1 形貌来做光分路器， 如图 1 2 所示。 0003 上述方法在回刻过程中， 由于保持轮廓侧壁的垂直度， 刻蚀中的副产物即聚合物 在侧壁会比较厚 ( 厚度会超过)， 并且不容易被刻蚀掉， 而在水平方向的聚合物由于 刻蚀速率快。
6、， 因此不会有残留， 经过单晶硅回刻后会在拐角处形成单晶硅围墙 3， 如图 2 所 示， 单晶硅围墙3的底部会随着深度的增加宽度也会相应的增大， 这个单晶硅围墙3会影响 光在单晶硅内部按方向传播。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是提供一种光分路器单晶硅回刻的干法刻蚀方法， 它可 以降低单晶硅回刻过程中形成的单晶硅围墙的高度。 0005 为解决上述技术问题， 本发明的光分路器单晶硅回刻的干法刻蚀方法， 包括步 骤 ： 0006 1) 采用干法刻蚀方法， 通过硬掩膜刻蚀出深沟槽 ； 0007 2) 采用湿法刻蚀方法， 缩小硬掩膜的宽度 ； 0008 3) 采用各向异性刻蚀条件， 进行单。
7、晶硅回刻 ； 0009 4) 采用各向同性刻蚀条件， 进行侧壁聚合物的刻蚀 ； 0010 5) 重复步骤 3) 至 4)。 0011 所述步骤 3) 中， 采用以 SF6和 O2为主的刻蚀气体。 0012 所述步骤 4) 中， 采用以 CF4为主的刻蚀气体。 0013 较佳的， 步骤 4) 之后， 还可以再加入步骤 ： 4 ) 打开步骤 3) 所用的刻蚀气体， 并进 行抽气。该步骤参与循环， 即步骤 5) 为重复步骤 3) 至 4 )。 0014 与现有工艺相比， 本发明的光分路器单晶硅回刻的干法刻蚀方法， 通过在单晶硅 回刻过程中反复掺入聚合物刻蚀步骤来去除轮廓侧壁的聚合物， 减少了侧壁聚合。
8、物的生成 量， 从而降低了单晶硅回刻过程中形成的单晶硅围墙的高度， 进而提高了光分路器的性能。 附图说明 0015 图 1 是光分路器单晶硅回刻前的示意图 ； 0016 图 2 是采用现有方法进行单晶硅回刻后的示意图 ； 0017 图 3 是采用本发明的方法进行单晶硅回刻后的示意图。 说 明 书 CN 102955200 A 3 2/2 页 4 0018 图中附图标记说明如下 ： 0019 1 ： 硅衬底 0020 2 ： 硬掩膜 0021 3 ： 单晶硅围墙 0022 4 ： 沟槽 具体实施方式 0023 为对本发明的技术内容、 特点与功效有更具体的了解， 现结合图示的实施方式详 述如下 ：。
9、 0024 本实施例的光分路器单晶硅回刻的干法刻蚀方法， 其具体工艺步骤如下 ： 0025 步骤 1， 使用现有的干法刻蚀工艺， 通过硬掩膜 2 刻蚀出深沟槽 4。其中， 硬掩膜 2 为SiO2氧化膜， 并且具有足够的厚度， 以避免因为干法刻蚀和后续的湿法刻蚀对硬掩膜2的 顶部造成损失。 0026 步骤 2， 使用氟化氨或者氢氟酸， 通过湿法刻蚀方法， 对硬掩膜 2 进行刻蚀， 缩小硬 掩膜 2 的宽度尺寸。 0027 步骤 3， 采用以气体 SF6和 O2为主的各向异性刻蚀条件， 在 10 毫托 60 毫托压力 下， 并设定上部电极功率为 300W 1200W， 进行第一次单晶硅回刻。 00。
10、28 这步单晶硅的刻蚀速率较快， 但同时会在台阶的侧壁形成聚合物， 聚合物在侧壁 的淀积速率在左右， 时间为 20 秒左右， 时间可以根据需要调节。 0029 步骤 4， 采用以气体 CF4为主的聚合物各向同性刻蚀条件， 进行第一次聚合物各向 同性刻蚀， 去除侧壁的聚合物 ( 包括侧壁的自然氧化层 )。 0030 该步骤的刻蚀时间为20秒左右， 对聚合物的刻蚀速率在左右， 目的是把步骤 3 中淀积在侧壁的聚合物刻蚀完， 同时， 最好再追加百分之百的过刻蚀。 0031 此步刻蚀不采用以 Cl2或 O2为主的聚合物刻蚀条件， 主要是考虑到这两种气体对 侧壁的自然氧化层都有选择比， 会影响单晶硅围墙。
11、 3 的高度和宽度， 而 CF4对侧壁的聚合物 和自然氧化层都没有选择比， 因此不会影响单晶硅围墙 3 的高度和宽度。 0032 步骤 5， 将压力设为 0 或气流阀门全开， 所有功率都设为 0， 打开步骤 3 的刻蚀气 体， 抽气 10 秒钟左右 ( 时间可以更长 )， 以尽量把前步残留的气体生成物抽走， 减少后续步 骤产生的聚合物。在考虑产能的情况下， 可以省略此步。 0033 循环进行步骤 3 至 5， 循环次数和各步骤的时间由单晶硅回刻的深度、 产能以及单 晶硅围墙的高度决定。本实施例中， 2m 深度需要 12 次循环。 说 明 书 CN 102955200 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102955200 A 5 2/2 页 6 图 3 说 明 书 附 图 CN 102955200 A 6 。