本發(fā)明涉及刻蝕技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化硅的刻蝕方法。

背景技術(shù)：

在光學(xué)領(lǐng)域，將若干光無源器件制作在同一基片上、再通過波導(dǎo)互連構(gòu)成功能回路的光波導(dǎo)技術(shù)是一項非常實用化的技術(shù)。由于二氧化硅光波導(dǎo)具有良好的光學(xué)、電學(xué)、機械性能和熱穩(wěn)定性，且成本低廉，因此，二氧化硅光波導(dǎo)被廣泛應(yīng)用在光波導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的二氧化硅光波導(dǎo)的局部截面示意圖，二氧化硅光波導(dǎo)具有窄槽1和寬槽2。通常應(yīng)用干法刻蝕方法對二氧化硅進(jìn)行刻蝕以形成具有上述結(jié)構(gòu)的二氧化硅光波導(dǎo)，例如，用八氟環(huán)丁烷和氬氣對二氧化硅進(jìn)行刻蝕。其中，八氟環(huán)丁烷與二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以刻蝕二氧化硅，并且氬氣在刻蝕過程中形成的等離子體具有較高的轟擊能量，等離子體轟擊二氧化硅，以刻蝕二氧化硅。

本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在該刻蝕過程中，八氟環(huán)丁烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的聚合物沉積在窄槽1的底部，隨著刻蝕深度的增大，氬氣形成的等離子體的轟擊作用不能完全清除沉積在窄槽1底部的聚合物，導(dǎo)致沉積的聚合物增多，最終阻礙刻蝕反應(yīng)的進(jìn)行，使得窄槽1的刻蝕速率較慢，窄槽1的深度h1偏小，從而使得窄槽1的深度h1和寬槽2的深度h2的差值較大，導(dǎo)致二氧化硅的刻蝕負(fù)載效應(yīng)明顯，影響二氧化硅光波導(dǎo)器件的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化硅的刻蝕方法，能夠減輕二氧化硅的刻蝕負(fù)載效應(yīng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的二氧化硅的刻蝕方法采用如下技術(shù)方案：

一種二氧化硅的刻蝕方法包括：

第一步，對二氧化硅進(jìn)行刻蝕以形成寬槽和窄槽，且寬槽的深度大于窄槽 的深度；

第二步，在所述寬槽和所述窄槽內(nèi)均沉積刻蝕阻擋層，且所述寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層的厚度大于所述窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層的厚度；

第三步，對所述寬槽和所述窄槽內(nèi)的刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕，直至所述寬槽底部的刻蝕阻擋層有殘留，所述窄槽底部的刻蝕阻擋層完全去除；

第四步，對所述寬槽和所述窄槽進(jìn)行刻蝕。

優(yōu)選地，在第一步中，所述寬槽和所述窄槽內(nèi)沉積有反應(yīng)副產(chǎn)物；在第二步中，所述刻蝕阻擋層與所述反應(yīng)副產(chǎn)物為同種物質(zhì)。

示例性地，在第二步中，在所述寬槽和所述窄槽內(nèi)同時沉積刻蝕阻擋層，寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層的沉積速率為V₁，窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層的沉積速率為V₂，沉積時間為T₁；

在第三步中，對所述寬槽和所述窄槽內(nèi)的刻蝕阻擋層同時進(jìn)行刻蝕，寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層的刻蝕速率為V₃，窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層的刻蝕速率為V₄，刻蝕時間為T₂；

其中，T₂＝V₂*T₁/V₄，第三步結(jié)束后，寬槽內(nèi)殘留的刻蝕阻擋層的厚度為V₁*T₁-V₂*T₁*V₃/V₄，即(V₁-V₂*V₃/V₄)*T₁。

進(jìn)一步地，V₁＝0.05μm/min，V₂＝0.01μm/min，T₁＝5min,V₃＝2.5μm/min，V₄＝2.2μm/min，T₂＝5s。

進(jìn)一步可選地，在第二步中，沉積刻蝕阻擋層的沉積條件為：反應(yīng)氣體壓力為30mT-50mT，上電極射頻功率為1000W-2000W，下電極射頻功率為0W，沉積氣體為八氟環(huán)丁烷，其中，八氟環(huán)丁烷的流量為100sccm-200sccm，沉積時間為5min。

進(jìn)一步可選地，在第三步中，對刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕的刻蝕條件為：反應(yīng)氣體壓力為10mT-15mT，上電極射頻功率為1000W-2000W，下電極射頻功率為300W-500W，刻蝕氣體包括氧氣和氬氣，其中，氧氣的流量為100sccm，氬氣的流量為50sccm，刻蝕時間為5s。

此外，在第一步中，對二氧化硅進(jìn)行刻蝕的刻蝕條件為：反應(yīng)氣體壓力為3mT-5mT，上電極射頻功率為1500W，下電極射頻功率為500W，刻蝕氣體包括 八氟環(huán)丁烷和氬氣，其中，八氟環(huán)丁烷的流量為30sccm-50sccm，氬氣的流量為70sccm-90sccm，刻蝕時間為10min。

在第四步中，對寬槽和窄槽進(jìn)行刻蝕的刻蝕條件為：反應(yīng)氣體壓力為3mT-5mT，上電極射頻功率為1500W，下電極射頻功率為500W，刻蝕氣體包括八氟環(huán)丁烷和氬氣，其中，八氟環(huán)丁烷的流量為30sccm-50sccm，氬氣的流量為70sccm-90sccm。

具體地，第一步至第四步結(jié)束后，形成的窄槽的深度為6.91μm，形成的寬槽的深度為7.21μm，窄槽的深度和寬槽的深度之間的比值為96％。

第一步至第四步結(jié)束后，二氧化硅的線寬為7.01μm，線寬損失小于0.5μm。

本發(fā)明提供了一種如上所述的二氧化硅的刻蝕方法，由于對寬槽和窄槽內(nèi)的刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕后，寬槽底部的刻蝕阻擋層有殘留，窄槽底部的刻蝕阻擋層完全去除，從而使得后續(xù)對寬槽和窄槽進(jìn)行刻蝕時，寬槽底部的刻蝕阻擋層能夠降低寬槽的刻蝕速率，進(jìn)而能夠有效減小寬槽和窄槽的深度差，減輕二氧化硅的刻蝕負(fù)載效應(yīng)，進(jìn)而改善二氧化硅光波導(dǎo)器件的性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為二氧化硅的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中的二氧化硅的刻蝕方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例中第一步結(jié)束后二氧化硅的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中第二步結(jié)束后二氧化硅的示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中第三步結(jié)束后二氧化硅的示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例中第四步結(jié)束后二氧化硅的示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例中第一步至第四步結(jié)束后的二氧化硅的形貌圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實施例提供了一種二氧化硅的刻蝕方法，如圖2所示，該刻蝕方法包括：

第一步，對二氧化硅進(jìn)行刻蝕以形成寬槽和窄槽，且寬槽的深度大于窄槽的深度。

由于在對二氧化硅進(jìn)行刻蝕的過程中，刻蝕氣體容易進(jìn)入寬槽內(nèi)，且寬槽內(nèi)的反應(yīng)副產(chǎn)物容易揮發(fā)，從而使得寬槽的刻蝕速率較快，在對二氧化硅進(jìn)行刻蝕的過程中存在刻蝕負(fù)載效應(yīng)，進(jìn)而使得第一步結(jié)束后，二氧化硅的結(jié)構(gòu)如圖3所示，寬槽1的深度大于窄槽2的深度。

第二步，在寬槽和窄槽內(nèi)均沉積刻蝕阻擋層，且寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層的厚度大于窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層的厚度。

由于在沉積刻蝕阻擋層的過程中，沉積氣體容易進(jìn)入寬槽內(nèi)，從而使得寬槽內(nèi)的刻蝕阻擋層的沉積速率較快，使得在沉積刻蝕阻擋層過程中，存在沉積負(fù)載效應(yīng)，進(jìn)而使得第二步結(jié)束后，二氧化硅的結(jié)構(gòu)如圖4所示，寬槽1內(nèi)刻蝕阻擋層3的厚度大于窄槽2內(nèi)刻蝕阻擋層3的厚度。

第三步，對寬槽和窄槽內(nèi)的刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕，直至寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層有殘留，窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層完全去除。

由于在對刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕的過程中，刻蝕氣體容易進(jìn)入寬槽內(nèi)，且寬槽內(nèi)的反應(yīng)副產(chǎn)物容易揮發(fā)，從而使得寬槽的刻蝕速率較快，在對刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕的過程中存在刻蝕負(fù)載效應(yīng)，進(jìn)而使得第三步結(jié)束后，二氧化硅的結(jié)構(gòu)如圖5所示，寬槽1底部的刻蝕阻擋層3有殘留，窄槽2底部的刻蝕阻擋層3完全去除。

第四步，對寬槽和窄槽進(jìn)行刻蝕。

由于在第三步結(jié)束后，寬槽底部的刻蝕阻擋層有殘留，窄槽底部的刻蝕阻擋層完全去除，在第四步中對寬槽和窄槽進(jìn)行刻蝕時，寬槽中的刻蝕阻擋層能 夠降低寬槽的刻蝕速率，進(jìn)而能夠有效減小寬槽和窄槽的深度差，第四步結(jié)束后，二氧化硅的結(jié)構(gòu)如圖6所示，寬槽1和窄槽2的深度差較小。

本發(fā)明提供了一種如上所述的二氧化硅的刻蝕方法，由于對寬槽和窄槽內(nèi)的刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕后，寬槽底部的刻蝕阻擋層有殘留，窄槽底部的刻蝕阻擋層完全去除，從而使得后續(xù)對寬槽和窄槽進(jìn)行刻蝕時，寬槽底部的刻蝕阻擋層能夠降低寬槽的刻蝕速率，進(jìn)而能夠有效減小寬槽和窄槽的深度差，減輕二氧化硅的刻蝕負(fù)載效應(yīng)，進(jìn)而改善二氧化硅光波導(dǎo)器件的性能。

進(jìn)一步地，由于在第一步對二氧化硅進(jìn)行刻蝕的過程中，寬槽和窄槽內(nèi)沉積有反應(yīng)副產(chǎn)物，該反應(yīng)副產(chǎn)物對二氧化硅的刻蝕具有一定的阻擋作用，因此，本發(fā)明實施例中優(yōu)選在第二步中，形成的刻蝕阻擋層與第一步中的反應(yīng)副產(chǎn)物為同種物質(zhì)，從而使得在沉積形成刻蝕阻擋層的過程中，不會在寬槽和窄槽內(nèi)引入其他物質(zhì)，且無需更換氣體，進(jìn)而能夠簡化二氧化硅的刻蝕方法。。

此外，為了保證第三步結(jié)束后，寬槽底部的刻蝕阻擋層有殘留，窄槽底部的刻蝕阻擋層完全去除，第二步中沉積刻蝕阻擋層時的沉積條件和第三步中對刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕時的刻蝕條件之間需要滿足一定的關(guān)系。示例性地，當(dāng)在第二步中，在寬槽和窄槽內(nèi)同時沉積刻蝕阻擋層，寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層的沉積速率為V₁，窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層的沉積速率為V₂，沉積時間為T₁，在第三步中，對寬槽和窄槽內(nèi)的刻蝕阻擋層同時進(jìn)行刻蝕，寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層的刻蝕速率為V₃，窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層的刻蝕速率為V₄，刻蝕時間為T₂時，為使得第三步結(jié)束后，窄槽底部的刻蝕阻擋層完全去除，寬槽底部的刻蝕阻擋層有殘留，T₂需要滿足以下關(guān)系：T₂＝V₂*T₁/V₄，此時，第三步結(jié)束后，寬槽底部殘留的刻蝕阻擋層的厚度為V₁*T₁-V₂*T₁*V₃/V₄，即(V₁-V₂*V₃/V₄)*T₁。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實施例中選擇，V₁＝0.05μm/min，V₂＝0.01μm/min，T₁＝5min,V₃＝2.5μm/min，V₄＝2.2μm/min，T₂＝5s。

可選地，為了使在第二步中沉積刻蝕阻擋層的沉積條件滿足以上要求，本發(fā)明實施例中選擇，在第二步中，沉積刻蝕阻擋層的沉積條件為：反應(yīng)氣體壓力為30mT-50mT，上電極射頻功率為1000W-2000W，下電極射頻功率為0W，沉積氣體為八氟環(huán)丁烷，其中，八氟環(huán)丁烷的流量為100sccm-200sccm，沉積 時間為5min，以使得寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層的沉積速率V₁＝0.05μm/min，窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層的沉積速率V₂＝0.01μm/min。采用以上沉積條件沉積形成的刻蝕阻擋層為(CF₂)_n的聚合物。

可選地，為了對上述刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕，且在第三步中對刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕的刻蝕條件滿足以上要求，本發(fā)明實施例中選擇，在第三步中，對刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕的刻蝕條件為：反應(yīng)氣體壓力為10mT-15mT，上電極射頻功率為1000W-2000W，下電極射頻功率為300W-500W，刻蝕氣體包括氧氣和氬氣，其中，氧氣的流量為100sccm，氬氣的流量為50sccm，刻蝕時間為5s，以使得寬槽內(nèi)刻蝕阻擋層的刻蝕速率V₃＝2.5μm/min，窄槽內(nèi)刻蝕阻擋層的沉積速率V₄＝2.2μm/min。

以上僅提供了第二步中的沉積刻蝕阻擋層的沉積條件和第三步中對刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕的刻蝕條件，為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員實施本發(fā)明實施例中的二氧化硅的刻蝕方法，下面本發(fā)明實施例對第一步中和第四步中的刻蝕條件進(jìn)行詳細(xì)描述。

示例性地，在第一步中，對二氧化硅進(jìn)行刻蝕的刻蝕條件為：反應(yīng)氣體壓力為3mT-5mT，上電極射頻功率為1500W，下電極射頻功率為500W，刻蝕氣體包括八氟環(huán)丁烷和氬氣，其中，八氟環(huán)丁烷的流量為30sccm-50sccm，氬氣的流量為70sccm-90sccm，刻蝕時間為10min。在第一步中，對二氧化硅進(jìn)行刻蝕的反應(yīng)副產(chǎn)物包括(CF₂)_n的聚合物，因此，在第二步中采用以上所述的沉積條件沉積形成刻蝕阻擋層的過程中，不會在寬槽和窄槽內(nèi)引入其他物質(zhì)，且無需更換氣體，進(jìn)而能夠簡化二氧化硅的刻蝕方法。

示例性地，在第四步中，對寬槽和窄槽進(jìn)行刻蝕的刻蝕條件為：反應(yīng)氣體壓力為3mT-5mT，上電極射頻功率為1500W，下電極射頻功率為500W，刻蝕氣體包括八氟環(huán)丁烷和氬氣，其中，八氟環(huán)丁烷的流量為30sccm-50sccm，氬氣的流量為70sccm-90sccm。

當(dāng)本發(fā)明實施例中的第一步至第四步均采用以上所述的工藝條件時，第一步至第四步結(jié)束后，刻蝕后二氧化硅的形貌如圖7所示，寬槽1的深度h1為7.21μm，窄槽2的深度h2為6.91μm，窄槽2的深度h2和寬槽1的深度h1之間 的比值為96％，由以上數(shù)值可知，采用本發(fā)明實施例中的二氧化硅的刻蝕方法刻蝕形成的窄槽2的深度和寬槽1的深度相差較小，很大程度上減輕了二氧化硅的刻蝕負(fù)載效應(yīng)。

且如圖7所示，第一步至第四步結(jié)束后，二氧化硅的線寬為7.01μm，采用的掩膜的線寬為7.4μm，二氧化硅的線寬損失小于0.5μm。其中，本發(fā)明實施例中二氧化硅的線寬損失較小的原因在于：由于對刻蝕阻擋層3進(jìn)行刻蝕后，寬槽1底部的刻蝕阻擋層3有殘留，窄槽2底部的刻蝕阻擋層3完全去除，從而使得后續(xù)對寬槽1和窄槽2進(jìn)行刻蝕時，寬槽1底部的刻蝕阻擋層3能夠降低寬槽1的刻蝕速率，進(jìn)而能夠有效減小寬槽1和窄槽2的深度差，減輕二氧化硅的刻蝕負(fù)載效應(yīng)，從而無需通過提高氬氣的流量的方式來減輕刻蝕負(fù)載效應(yīng)，使得本發(fā)明實施例中氬氣的流量較小，從而使得氬氣形成的等離子體的轟擊能量較小，從而減小了等離子體對掩膜肩部的轟擊，使得掩膜的線寬的損失較小，進(jìn)而使得二氧化硅的線寬損失較小，有利于進(jìn)一步改善二氧化硅光波導(dǎo)器件的性能。

以上僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。