【CN110071039A】深硅沟槽刻蚀方法及硅器件【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910353084.X(22)申请日 2019.04.29(71)申请人 苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司地址 215000 江苏省苏州市工业园区金鸡湖大道99号苏州纳米城西北区23幢3楼(72)发明人 陈桥波 (74)专利代理机构 苏州谨和知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32295代理人 唐静芳(51)Int.Cl.H01L 21/306(2006.01)
(54)发明名称深硅沟槽刻蚀方法及硅器件(57)摘要本发明涉及一种硅器件及深硅沟槽刻蚀方法，该深硅沟槽刻蚀方法包括以下步骤：S1、提供硅衬底和光阻，将所述光阻涂布到硅衬底上；S2、进行曝光显影，采用反应离子刻蚀工艺，利用干法刻蚀对所述硅衬底进行刻蚀，其中，刻蚀气体包括SF6、O2和HBr；S3、反应离子刻蚀结束后，进行干法去胶并清洗，得到硅器件，所述硅器件上具有深硅沟槽。该刻蚀方法采用SF6+O2+HBr的气体组合刻蚀深硅沟槽，其刻蚀率高，工艺流程简便。所制备得到的硅器件具有光滑、平整且垂直的深硅沟槽，有效解决了目前rie干法刻蚀深硅沟槽的沟槽侧壁角度倾斜度较大、底部较粗糙，
不满足工艺需求等问题。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 110071039 A2019.07.30
CN 110071039
A1.一种深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提供硅衬底和光阻，将所述光阻涂布到硅衬底上；S2、进行曝光显影，采用反应离子刻蚀工艺，利用干法刻蚀对所述硅衬底进行刻蚀，其中，刻蚀气体包括SF6、O2和HBr；S3、反应离子刻蚀结束后，进行干法去胶并清洗，得到硅器件，所述硅器件上具有深硅沟槽。2.如权利要求1所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述刻蚀气体中，SF6和HBr的体积比为1:2至2:1。3.如权利要求2所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述刻蚀气体中，SF6和HBr的体积比1:1。4.如权利要求1所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述干法刻蚀过程中，聚合物覆盖在所述深硅沟槽的侧壁作为刻蚀阻挡层。5.如权利要求1或4所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述干法刻蚀过程中，射频功率为700-1100W。6.如权利要求1所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述干法去胶过程中，温度为80-140℃。7.如权利要求1所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述深硅沟槽的深度大于6μm。8.根据权利要求1至7中任一项所述的深硅沟槽刻蚀方法所制得的硅器件，其特征在于，所述硅器件上设有深硅沟槽，所述深硅沟槽的深度大于6μ
m。权 利 要 求 书1/1页
2CN 110071039 A
【CN110071131A】半导体装置及其制造方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910341355.X(22)申请日 2019.04.26(71)申请人 德淮半导体有限公司地址 223300 江苏省淮安市淮阴区长江东路599号(72)发明人 黄增智 龙海凤 夏睿 倪凌云 黄晓橹 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038代理人 汪晶晶(51)Int.Cl.H01L 27/146(2006.01)
(54)发明名称半导体装置及其制造方法(57)摘要本公开涉及半导体装置及其制造方法。半导体装置包括：衬底，具有多个凹部以及用于分隔凹部的分隔部，其中凹部与感测元件对应；金属层，形成在分隔部的表面上；介质层，至少形成在凹部的底表面上；以及滤色器，
形成在凹部中。
权利要求书1页 说明书10页 附图5页CN 110071131 A2019.07.30
CN 110071131
A1.一种半导体装置，其特征在于，包括：衬底，具有多个凹部以及用于分隔所述凹部的分隔部，所述凹部与感测元件对应；金属层，形成在所述分隔部的表面上；介质层，至少形成在所述凹部的底表面上；以及滤色器，形成在所述凹部中。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述衬底包括半导体材料，所述分隔部由所述半导体材料形成。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述介质层包括处于所述凹部的底表面上的第一部分以及至少处于所述金属层的侧表面上的第二部分。4.根据权利要求1-3中任一项所述的半导体装置，其特征在于：所述介质层的折射率低于所述滤色器的折射率。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述介质层包括选自以下材料中的一种或多种材料：氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化铬、氮化硅以及PMMA。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述介质层的厚度为20-300nm。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述金属层包括选自以下材料中的一种或多种材料：铝、铜、金、银、镍、铬。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述金属层的厚度为10-100nm。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述半导体装置还包括形成在所述滤色器上方的微透镜。10.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：
mxene的刻蚀方法
mxene的刻蚀方法
宝子！今天咱们来唠唠MXene的刻蚀方法哈。
MXene这玩意儿可神奇了呢。一种常见的刻蚀方法就是用氢氟酸（HF）来刻蚀。不过呀，氢氟酸可不好惹，它超级危险，就像一个调皮捣蛋的小恶魔，腐蚀性超强。但是呢，它能把MAX相中的A层原子给“赶走”，从而得到MXene。不过使用氢氟酸的时候，那可得小心翼翼的，就像走在钢丝上一样，要做好各种防护措施。
还有一种方法是用含氟的盐来刻蚀。这就好比找了个稍微温和一点的小助手。像氟化锂（LiF）和盐酸（HCl）的混合溶液就可以。这种组合呢，相对氢氟酸来说，在操作的时候没有那么恐怖啦。它们一起作用，也能慢慢地把MAX相里不需要的部分给去除掉，就像轻轻地剥掉一层外皮一样，然后MXene就慢慢显现出来啦。
另外呀，还有一些新的刻蚀思路在不断出现呢。比如说用离子液体来刻蚀。离子液体就像是一群特殊的小精灵，它们有着独特的性质。虽然这种方法还没有像前面两种那么普遍，但是它很有潜力哦。就像一个潜力股，说不定哪天就大放异彩啦。
不过不管用哪种刻蚀方法，都要注意很多小细节。比如刻蚀的时间啦，时间太长或者太短都不行。就像烤蛋糕，时间没掌握好，蛋糕要么没熟，要么烤焦了。刻蚀时间过长，可能会对MXene的结构造成破坏；时间太短呢，又刻蚀不完全。还有温度也很重要，不同的刻蚀体系对温度有不同的要求，就像不同的花需要不同的温度环境一样。
MXene的刻蚀方法各有千秋，都在科学家们的不断探索和改进当中。希望有一天能找到更完美、更安全又高效的刻蚀方法，让MXene能更好地在各种超级酷的应用里大显身手，像是在电池领域呀，或者传感器领域之类的，那可就太赞啦。
纳米刻蚀工艺中的干法刻蚀与湿法刻蚀比较
纳米刻蚀工艺是纳米制造中的一项关键技术，它通过物理或化学方法去除材料，以达到制造纳米级别结构的目的。在纳米刻蚀工艺中，干法刻蚀和湿法刻蚀是两种主要的刻蚀方法，它们各自具有不同的特点，也适用于不同的应用场景。
首先，让我们来看看干法刻蚀。在干法刻蚀中，我们通常使用物理手段如离子刻蚀、反应离子刻蚀（RIE）、机械研磨等。这些方法的主要优点是刻蚀速度快，对材料的兼容性好，能够处理各种不同类型的材料。然而，这种方法也存在一些缺点。首先，它对设备的要求较高，需要专门的设备和技术支持。其次，由于其刻蚀过程中可能产生微小碎片，因此在处理敏感材料时需要特别小心。此外，干法刻蚀对于深宽比的保持相对较差，即对同一尺寸的图形，干法刻蚀可能需要更大的实际面积。
接下来是湿法刻蚀，这种方法主要利用化学反应来去除材料。常见的湿法刻蚀技术包括化学腐蚀、等离子体腐蚀等。与干法刻蚀相比，湿法刻蚀对许多材料具有更强的兼容性，特别是在高分子材料和绝缘材料上。此外，湿法刻蚀在处理大面积样品时更具优势，因为它不需要精确的定位和设备支持。然而，湿法刻蚀也存在一些问题，如腐蚀液的选择和配比需要严格控制，以及对一些材料可能产生过敏反应的风险。而且，湿法刻蚀的刻蚀深度较浅，对于深结构可能无法达到预期的刻蚀效果。
总的来说，干法刻蚀和湿法刻蚀各有优缺点，适用于不同的应用场景。在选择使用哪种方法时，我们需要考虑待处理材料的性质、刻蚀速度的需求、设备的可用性以及成本等因素。而且，随着技术的进步，我们期待在未来看到更多创新的纳米刻蚀方法出现，以满足更复杂、更高精度的纳米制造需求。
二氧化硅的刻蚀方法
二氧化硅的刻蚀方法
一、传统化学刻蚀法。
1.1 氢氟酸刻蚀。
氢氟酸可是二氧化硅刻蚀中的“老熟人”了。它能与二氧化硅发生化学反应，就像一把钥匙开一把锁似的，反应方程式为SiO₂+4HF = SiF₄↑+2H₂O。不过呢，这氢氟酸可不好惹，它腐蚀性极强，就像个“小恶魔”，操作的时候得小心翼翼的，稍不注意就可能酿成大祸。而且它刻蚀的速度有时候不太好控制，就像一匹难以驯服的野马。但是只要掌握了它的脾气，就能刻蚀出我们想要的二氧化硅形状。
1.2 碱液刻蚀。
碱液刻蚀也是一种常见的方法。像氢氧化钠溶液之类的碱液，对二氧化硅也能起到刻蚀作用。碱液刻蚀就像一个慢性子的工匠，它的刻蚀速度相对比较慢，但是它的优势在于比较温和，不像氢氟酸那么“暴躁”。不过呢，碱液刻蚀也有它的小毛病，它可能会对一些其他材料产生影响，有点“城门失火，殃及池鱼”的感觉。
二、等离子体刻蚀法。
2.1 反应离子刻蚀。
反应离子刻蚀就像是一场微观世界里的“闪电战”。在这个过程中，会产生等离子体，等离子体中的活性离子就像一群精力充沛的小战士，冲向二氧化硅表面，对其进行刻蚀。这种方法刻蚀速度快得很，而且刻蚀的精度也比较高，可以说是“快准狠”。但是呢，这设备可复杂了，就像一个精密的仪器王国，成本也比较高，不是谁都能轻易玩得转的。
2.2 感应耦合等离子体刻蚀。
感应耦合等离子体刻蚀就更厉害了。它能产生高密度的等离子体，那些等离子体就像汹涌澎湃的潮水一样，不断地冲击着二氧化硅。这种刻蚀方法能够实现高深宽比的刻蚀，就像在微观世界里建造高楼大厦一样神奇。不过呢，它的设备那是相当复杂，操作起来也不容易，就像走钢丝一样，需要小心翼翼。
三、激光刻蚀法。
3.1 脉冲激光刻蚀。
脉冲激光刻蚀就像是用一把超级精细的激光剑在二氧化硅上雕刻。脉冲激光的能量高度集中，就像把力量都汇聚到一点上。它可以在二氧化硅表面刻蚀出非常精细的图案，就像画家在画布上画出精美的画作一样。但是呢，激光刻蚀也有它的局限性，比如刻蚀的深度可能不太好控制，有时候就像盲人摸象一样，需要不断地摸索调整。
磷酸刻蚀氧化铝
磷酸刻蚀氧化铝
磷酸刻蚀是一种常用的氧化铝刻蚀方法，它利用磷酸溶液对氧化铝进行刻蚀。
在磷酸刻蚀过程中，磷酸溶液会与氧化铝表面发生化学反应，产生可溶解的铝磷酸盐。这个过程可以通过以下反应来表示：
Al2O3 + 6H3PO4 → 2Al(H2PO4)3 + 3H2O
磷酸刻蚀氧化铝的过程中，一般需要在高温条件下进行，通常在150°C-250°C的温度范围内进行刻蚀。此外，磷酸浓度也会影响刻蚀速率，一般使用浓度为40%-80%的磷酸溶液。
磷酸刻蚀氧化铝具有高选择性，只能刻蚀氧化铝而不影响其他材料。这使得磷酸刻蚀成为一种常用的制备氧化铝模板的方法。在一些微纳加工工艺中，磷酸刻蚀还可以用于制备人工孔洞结构和微纳米器件。
需要注意的是，磷酸刻蚀是一种化学刻蚀方法，操作时需要注意安全。同时，刻蚀后的氧化铝表面也可能出现一些不均匀性或粗糙度，这需要根据具体需要进行后续处理。
刻蚀方法分类
刻蚀方法分类
刻蚀方法可以分为物理刻蚀和化学刻蚀两大类。
1. 物理刻蚀：物理刻蚀是利用物理方法（如离子束、激光、电火花等）进行材料刻蚀的工艺。其原理主要是通过物理作用将材料表面一层逐渐去除，以达到刻蚀的目的。物理刻蚀具有精度高、对材料损伤小等优点，但刻蚀速率较慢，不适合大规模生产。
2. 化学刻蚀：化学刻蚀是利用化学反应进行材料刻蚀的工艺。其原理主要是通过选择适当的化学试剂与材料表面发生化学反应，生成可溶性物质或气体，然后将其去除，以达到刻蚀的目的。化学刻蚀具有刻蚀速率快、适用范围广等优点，但容易对材料造成较大的损伤。
此外，按照刻蚀工艺的不同，刻蚀方法还可以分为干法刻蚀和湿法刻蚀两种。干法刻蚀主要利用等离子体进行刻蚀，具有精度高、对材料损伤小等优点，但设备成本较高。湿法刻蚀主要利用化学溶液进行刻蚀，具有刻蚀速率快、成本低等优点，但容易对材料造成较大的损伤。
在实际应用中，可以根据需要选择不同的刻蚀方法和工艺参数，以达到最佳的刻蚀效果。
刻蚀改善粗糙度的方法
刻蚀改善粗糙度的方法
刻蚀是一种常用的表面处理技术，可以有效改善工件的粗糙度，并提供更加平滑的表面。下面将介绍一些常见的刻蚀改善粗糙度的方法，以帮助您更好地理解。
一、物理刻蚀方法
1. 离子束刻蚀（IBD）：通过加速离子束，使离子撞击工件表面，去除一定厚度的材料，从而改善表面粗糙度。该方法适用于多种材料，如金属、半导体等。
2. 磁控溅射刻蚀（RIE）：通过向工件施加较高的电压，使工件表面形成等离子体，然后利用离子轰击和化学反应的方式，去除表面杂质和粗糙点，提高表面质量。
3. 激光刻蚀：利用高能激光束直接照射工件表面，产生材料的蒸发或烧蚀，去除表面凹凸不平的部分，从而改善表面粗糙度。这种方法通常用于对特定材料（如玻璃）进行精细加工。
二、化学刻蚀方法
1. 酸蚀：利用酸性溶液对工件表面进行腐蚀，去除表面的凸起部分，从而改善表面粗糙度。常用的酸液有硝酸、盐酸、硫酸等。选择合适的酸蚀液和腐蚀时间可以实现不同程度的表面改善。 2. 碱蚀：利用碱性溶液对工件表面进行腐蚀，去除表面的凸起部分，改善表面粗糙度。常用的碱液有氨水、烧碱等。碱蚀通常比酸蚀更加温和，对某些特殊材料更为适用。
3. 电化学刻蚀：利用电化学反应去除工件表面的凸起部分，从而改善表面质量。根据电解液的不同，可以分为阳极刻蚀和阴极刻蚀。常见的电解液包括酸性和碱性溶液等。
三、机械刻蚀方法
1. 研磨：利用研磨颗粒将工件表面的材料去除，从而改善表面的粗糙度。研磨过程通常需要使用砂纸、砂轮、研磨膏等工具，逐渐进行多道次的研磨，直至达到所需的表面质量。
2. 抛光：利用研磨液和相应的抛光工具，在磨料的作用下，去除工件表面的微小凸起部分，从而获得更为光滑的表面。抛光通常需要进行多道次的处理，以达到理想的表面质量。
以上所列的刻蚀方法只是常见的几种，根据具体应用和材料的要求，还有许多其他的刻蚀方法可供选择。在进行刻蚀处理时，需要根据工件材料、形状、尺寸以及所需改善的表面粗糙度等因素，综合考虑选择合适的刻蚀方法和工艺参数。另外，在刻蚀过程中，还需要注意安全操作，避免对环境和人体造成伤害。
化学刻蚀方法
化学刻蚀方法
化学刻蚀是一种常见的微纳加工技术，主要用于制备微小结构和芯片电路。化学刻蚀的原理是通过化学反应将物质表面逐层刻蚀，从而得到所需的微小结构。
在化学刻蚀过程中，首先需要准备好要加工的基材，在基材表面涂覆一层感光胶。感光胶是一种可实现光化学反应的物质，它可以在光的作用下发生化学变化。之后，将基材暴露在紫外线下，可以通过掩膜的方式定位要加工的部位。感光胶暴露在紫外线下后，会发生交链反应和环化反应，形成耐刻蚀层。
接着，基材放入刻蚀槽中，加入刻蚀液，开始刻蚀过程。刻蚀液通常是一种酸、碱或盐的溶液，可以选择性地溶解或反应掉与刻蚀液反应的物质。耐刻蚀层可以保护基材不被刻蚀，从而形成所需的微小结构。刻蚀时间和刻蚀液的浓度决定了刻蚀深度。
最后，将基材从刻蚀槽中取出，清洗掉感光胶和刻蚀液，即可得到精确的微小结构。但需要注意的是，化学刻蚀过程中产生的废液和废气对环境和人体都有一定的危害，需要严格管理和处理。
总的来说，化学刻蚀是一种常见的微纳加工工艺，可以精确、高效地制备微小结构和芯片电路。但需要控制好刻蚀时间和浓度，以及对环境和人体的危害进行有效管理和处理。
常见半导体材料的刻蚀工艺
常见半导体材料的刻蚀工艺
常见半导体材料的刻蚀工艺包括湿法刻蚀和干法刻蚀两种方式。
湿法刻蚀工艺：
1. 氧化硅（SiO2）的刻蚀通常采用氢氟酸（HF）溶液或氢氧化钠（NaOH）溶液进行湿法腐蚀。
2. 多晶硅（Poly-Si）的刻蚀常使用氢氟酸和硝酸（HNO3）的混合溶液。
3. 金属（如铝Al，铜Cu等）的刻蚀可以使用氯化铝（AlCl3）溶液或氯化亚铁（FeCl2）溶液进行湿法腐蚀。
干法刻蚀工艺：
1. 氢氟酸（HF）和氟甲烷（CHF3）的混合气体可以用于刻蚀氧化硅（SiO2）。
2. 三氟化氮（NF3）和氟甲烷（CHF3）的混合气体可以用于刻蚀多晶硅（Poly-Si）。
3. 三氯化铝（AlCl3）和氯化硝酸（HClO3）的混合气体可以用于刻蚀铝（Al）。
这只是一些常见的半导体材料刻蚀工艺，实际应用中还会根据具体材料和工艺需求进行优化和调整。
刻蚀简介
刻蚀
刻蚀，英文为Etch，它是半导体制造工艺，微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺中的一种相当重要的步骤。是与光刻相联系的图形化（pattern）处理的一种主要工艺。所谓刻蚀，实际上狭义理解就是光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理，然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。随着微制造工艺的发展；广义上来讲，刻蚀成了通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称，成为微加工制造的一种普适叫法。
刻蚀方法
刻蚀最简单最常用分类是：干法刻蚀和湿法刻蚀。显而易见，它们的区别就在于湿法使用溶剂或溶液来进行刻蚀。
湿法刻蚀是一个纯粹的化学反应过程，是指利用溶液与预刻蚀材料之间的化学反应来去除为被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。其特点是：
湿法虎穴刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用：磨片、抛光、清洗、腐蚀
优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低
缺点是：钻刻严重、对图形的控制性较差，不能用于小的特征尺寸；会产生大量的化学废液
干法刻蚀种类很多，光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。其优点是：各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高。缺点是：成本高，设备复杂。干法刻蚀主要形式有纯化学过程（如屏蔽式，下游式，桶式），纯物理过程（如离子铣），物理化学过程，常用的有反应离子刻蚀RIE，离子束辅助自由基刻蚀ICP。
刻蚀方式很多，一般有：溅射与离子束铣蚀， 等离子刻蚀（Plasma Etching），高压等离子刻蚀，高密度等离子体（HDP）刻蚀，反应离子刻蚀（RIE）。另外，化学机械抛光CMP，剥离技术等等也可看成是广义刻蚀的一些技术。
蚀刻(Etching)
蚀刻的机制，按发生顺序可概分为「反应物接近表面」、「表面氧化」、「表面反应」、「生成物离开表面」等过程。所以整个蚀刻，包含反应物接近、生成物离开的扩散效应，以及化学反应两部份。整个蚀刻的时间，等于是扩散与化学反应两部份所费时间的总和。二者之中孰者费时较长，整个蚀刻之快慢也卡在该者，故有所谓「reaction limited」与「diffusion