形成沟槽结构、去除沟槽内副产物方法及晶片承载装置与流程

专利2025-04-14  24


本申请涉及半导体工艺,具体涉及一种形成沟槽结构、去除沟槽内副产物方法及晶片承载装置。


背景技术:

1、一些半导体器件的需求量日渐提升,例如光模块中铌酸锂光调制器的需求量快速增加,而其加工成本依旧较高,难以进行广泛应用,限制其量产的核心为刻蚀工艺,由于铌酸锂这类晶片的刻蚀副产物中li的卤族化合物沸点都在1000℃以上,难以挥发,沉积在晶体表面,严重影响刻蚀后侧壁的粗糙度。

2、在铌酸锂光调制器这类半导体器件中,光调制的波导损失主要与侧壁粗糙度和侧壁角度相关,粗糙度大,波导损失大,可见这类半导体器件中,沟槽粗糙度对器件性能具有重要影响。现有技术中,有的方案通过cl(氯)基和f(氟)基进行铌酸锂等材料的晶片进行刻蚀,刻蚀后侧壁粗糙度明显,还有的方案虽然在一定程度上提高了相关晶片表面光滑度,但沟槽侧壁角度低,无法形成有效的结构图形(如光波导图形),仍然容易影响所得器件性能。可见传统的沟槽刻蚀方案难以获得性能较好的沟槽结构。


技术实现思路

1、鉴于此,本申请提供一种形成沟槽结构、去除沟槽内副产物方法及晶片承载装置,以解决传统的沟槽刻蚀方案难以获得性能较好的沟槽结构的问题。

2、本申请提供一种晶片承载装置,上述晶片承载装置包括至少一个用于承载晶片的晶片槽,各个所述晶片槽的底面为相对于水平面的倾斜面,所述倾斜面相对于水平面的倾角为锐角。

3、可选地,所述倾角为3-10°。

4、可选地,所述晶片槽的深度为0.2-0.8mm。

5、可选地,所述晶片承载装置为托盘;所述托盘的厚度为1-5mm,所述托盘在所述晶片槽底面的剩余厚度大于或者等于0.6mm。

6、本申请还提供一种去除沟槽内副产物的方法,用于具有沟槽图案的晶片,所述方法包括:

7、将所述具有沟槽图案的晶片置于晶片承载装置上,所述晶片承载装置为上述任一种晶片承载装置;

8、对所述晶片进行第一刻蚀;

9、将所述晶片旋转预设角度;

10、对所述晶片进行第二刻蚀。

11、可选地,所述预设角度为180°的整数倍。

12、可选地,所述第一刻蚀和第二刻蚀所采用的刻蚀气体包括ar、he与n2中的至少一种。

13、可选地,所述第一刻蚀和所述第二刻蚀的工艺参数包括:刻蚀压力的范围为1-4mtorr。

14、可选地,所述第一刻蚀和所述第二刻蚀的工艺参数包括:上射频功率的范围为200-500w,下射频功率的范围为20-200w。

15、可选地,所述第一刻蚀和所述第二刻蚀的工艺参数包括:刻蚀时间的范围为30-60s。

16、本申请还提供一种形成沟槽结构的方法,所述方法包括:

17、在晶片表面刻蚀形成沟槽;

18、采用上述任一种去除沟槽内副产物的方法去除所述沟槽侧壁的副产物。

19、可选地,所述在晶片表面刻蚀形成沟槽包括:向工艺腔室通入刻蚀气体;在第一腔室压力下,向所述工艺腔室加载射频功率,以产生等离子体;在保持起辉状态下,对所述工艺腔室进行递变降压,以将腔室压力降低至第二腔室压力,所述第二腔室压力小于所述第一腔室压力;对所述晶片进行刻蚀以形成沟槽。

20、可选地,所述第一腔室压力为10-50mtorr,所述第二腔室压力为1-5mtorr,所述递变降压时间为3-10s。

21、本申请上述形成沟槽结构、去除沟槽内副产物方法及晶片承载装置中,晶片槽的底面为相对于水平面的倾斜面,将具有沟槽的晶片放置上述晶片槽后,晶片处于倾斜状态,在刻蚀形成沟槽的过程中在沟槽侧壁上所形成的条纹凸起可以更好地被刻蚀气体轰击,条纹凸起的顶端在刻蚀气体轰击下刻蚀速率快,条纹凸起的底部刻蚀速率慢,刻蚀后表面起伏程度降低,从而可以降低条纹凸起的高度差,降低沟槽侧壁的粗糙度;对于沟槽底面,在刻蚀形成沟槽的过程中形成的微凹槽因为刻蚀气体轰击角度的改变,微凹槽底部刻蚀速率低,且反射粒子难以二次进入微凹槽中,可以减轻微凹槽现象,不会二次加重;可见,本申请可以从多方面优化所得沟槽相关结构的性能。



技术特征:

1.一种晶片承载装置,其特征在于,所述晶片承载装置包括至少一个用于承载晶片的晶片槽,各个所述晶片槽的底面为相对于水平面的倾斜面,所述倾斜面相对于水平面的倾角为锐角。

2.根据权利要求1所述的刻蚀方法,其特征在于,所述倾角为3-10°。

3.根据权利要求1所述的晶片承载装置,其特征在于,所述晶片槽的深度为0.2-0.8mm。

4.根据权利要求1所述的晶片承载装置,其特征在于,所述晶片承载装置为托盘;所述托盘的厚度为1-5mm,所述托盘在所述晶片槽底面的剩余厚度大于或者等于0.6mm。

5.一种去除沟槽内副产物的方法,用于具有沟槽图案的晶片,其特征在于,所述方法包括:

6.根据权利要求5所述的去除沟槽内副产物的方法,其特征在于,所述预设角度为180°的整数倍。

7.根据权利要求5所述的去除沟槽内副产物的方法,其特征在于,所述第一刻蚀和第二刻蚀所采用的刻蚀气体包括ar、he与n2中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的去除沟槽内副产物的方法,其特征在于,所述第一刻蚀和所述第二刻蚀的工艺参数包括:刻蚀压力的范围为1-4mtorr;和/或上射频功率的范围为200-500w,下射频功率的范围为20-200w;和/或刻蚀时间的范围为30-60s。

9.一种形成沟槽结构的方法,其特征在于,所述方法包括:

10.根据权利要求9所述的形成沟槽结构的方法,其特征在于,所述在晶片表面刻蚀形成沟槽包括:

11.根据权利要求10所述的形成沟槽结构的方法,其特征在于,所述第一腔室压力为10-50mtorr,所述第二腔室压力为1-5mtorr,所述递变降压时间为3-10s。


技术总结
本申请公开一种形成沟槽结构、去除沟槽内副产物方法及晶片承载装置,其中晶片承载装置包括至少一个用于承载晶片的晶片槽,各个所述晶片槽的底面为相对于水平面的倾斜面,将具有沟槽图案的晶片放置在上述晶片承载装置后传入工艺腔室,使晶片在工艺腔室处于倾斜状态,沟槽的一侧侧壁可以面向射入的刻蚀气体,刻蚀气体与该侧侧壁之间的接触面积变大,对晶片进行第一刻蚀时,可以有效去除沟槽中该侧侧壁上的副产物,再将晶片旋转预设角度,使沟槽的另一侧侧壁向射入的刻蚀气体,对晶片进行第二刻蚀时,可以有效去除沟槽另一侧侧壁上的副产物,上述两次刻蚀可以减小在刻蚀形成沟槽的过程中在沟槽侧壁上所形成的条纹凸起的高度差,有效降低沟槽侧壁的粗糙度,还可以弱化沟槽底部的微凹槽缺陷。

技术研发人员:纪安宽,王建宗,张紫博
受保护的技术使用者:北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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