面的掃描電子顯微鏡(SEM)照片，從下至上依次為襯底、碲化鉍基半導體薄膜、光刻膠，從中可以看出刻蝕側壁近乎垂直，而且對光刻膠具有較高的選擇比。
[0028]本發明采用反應性等離子體干法刻蝕，主要利用等離子氣體中活化的甲基與碲化鉍基材料中元素(如B1、Sb、Te)的反應，生成易揮發性物質，實現反應刻蝕的目的。刻蝕過程主要利用CH4/H2氣體和輔助氣體進行，通過控制不同氣體配比、不同氣壓、功率等刻蝕參數的組合來選擇一種最佳的刻蝕效果，即具有垂直的側壁和快的刻蝕速度。
[0029]下面進一步例舉實施例以詳細說明本發明。同樣應理解，以下實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術人員根據本發明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本發明的保護范圍。下述示例具體的工藝參數等也僅是合適范圍中的一個示例，即本領域技術人員可以通過本文的說明做合適的范圍內選擇，而并非要限定于下文示例的具體數值。
[0030]實施例1
步驟一，在氧化硅襯底上磁控濺射生長碲化鉍基半導體薄膜材料，薄膜成分為Bi0.4sSbL 55Te3 ；
步驟二，經過清洗、涂膠、前烘、曝光、顯影、在10(TC真空烘箱內堅膜30分鐘等步驟后，得到刻蝕準備片；所述光刻膠型號為AZ4620 ；
步驟三，利用CH4/H2氣體和輔助氣體，在氣體配比為CH4:H2:Ar=3:3:2，刻蝕氣壓為20mTorr，樣片溫度為20°C，RF功率為1500W(上電極)和50W(下電極)條件下刻蝕，并獲得良好的刻蝕側壁(圖2所示)；
步驟四，將刻蝕完成的樣片去膠。
[0031]實施例2
步驟一，在氧化硅襯底上磁控濺射生長碲化鉍基半導體材料薄膜，薄膜成分為Bi2Te3 ；步驟二，經過清洗、涂膠、前烘、曝光、顯影、在10(TC真空烘箱內堅膜30分鐘等步驟后，得到刻蝕準備片；所述光刻膠型號為AZ4620 ；
步驟三，利用CH4/H2氣體和輔助氣體，在氣體配比為CH4:H2:Ar=3:3:2，刻蝕氣壓為20mTorr，樣片溫度為20°C，RF功率為1500W(上電極)和70W(下電極)條件下刻蝕；步驟四，將刻蝕完成的樣片去膠，刻蝕結果如圖3所示。
[0032]實施例3
步驟一，在氧化硅襯底上磁控濺射生長碲化鉍基半導體材料薄膜，薄膜成分為Bi0.4sSbL 55Te3 ；
步驟二，經過清洗、涂膠、前烘、曝光、顯影、在10(TC真空烘箱內堅膜30分鐘等步驟后，得到刻蝕準備片；所述光刻膠型號為AZ4620 ；
步驟三，利用CH4/H2氣體和輔助氣體，在氣體配比為CH4:H2:Ar=3:3:4，刻蝕氣壓為20mTorr，樣片溫度為20°C，RF功率為1500W(上電極)和50W(下電極)條件下刻蝕；步驟四，將刻蝕完成的樣片去膠。
[0033]實施例4
步驟一，在氧化硅襯底上磁控濺射生長碲化鉍基半導體材料薄膜，薄膜成分為Bi0.4sSbL 55Te3 ；
步驟二，經過清洗、涂膠、前烘、曝光、顯影、在10(TC真空烘箱內堅膜30分鐘等步驟后，得到刻蝕準備片；所述光刻膠型號為AZ4620 ；
步驟三，利用CH4/H2氣體和輔助氣體，在氣體配比為CH4:H2:Ar=3:3:2，刻蝕氣壓為1mTorr,樣片溫度為20°C，RF功率為1500W(上電極)和50W(下電極)條件下刻蝕；步驟四，將刻蝕完成的樣片去膠。
[0034]實施例5
步驟一，在氧化硅襯底上磁控濺射生長碲化鉍基半導體材料薄膜，薄膜成分為Bi0.4sSbL 55Te3 ；
步驟二，經過清洗、涂膠、前烘、曝光、顯影、在10(TC真空烘箱內堅膜30分鐘等步驟后，得到刻蝕準備片；所述光刻膠型號為AZ4620 ；
步驟三，利用CH4/H2氣體和輔助氣體，在氣體配比為CH4:H2:Ar=3:2:2，刻蝕氣壓為1mTorr,樣片溫度為20°C，RF功率為1500W(上電極)和80W(下電極)條件下刻蝕；步驟四，將刻蝕完成的樣片去膠。
[0035]實施例6
步驟一，在氧化硅襯底上磁控濺射生長碲化鉍基半導體材料薄膜，薄膜成分為Bi0.4sSbL 55Te3 ；
步驟二，經過清洗、涂膠、前烘、曝光、顯影、在10(TC真空烘箱內堅膜30分鐘等步驟后，得到刻蝕準備片；所述光刻膠型號為AZ4620 ；
步驟三，利用CH4/H2氣體和輔助氣體，在氣體配比為CH4:H2:Ar=3:2:2，刻蝕氣壓為lOmTorr，樣片溫度為20°C，RF功率為900W(上電極)和50W(下電極)條件下刻蝕； 步驟四，將刻蝕完成的樣片去膠。
[0036]產業應用性:本發明通過由含有甲烷和氫氣的反應氣體生成的等離子體，對碲化鉍基材料進行刻蝕。通過對各種氣體配比、氣壓、功率等刻蝕參數的控制及參數之間的不同組合，可獲得較高的刻蝕速度和近乎垂直的刻蝕側壁，可以廣泛應用于微型熱電制冷器、微型熱電發電器、熱電紅外探測器等溫差電裝置中使用的碲化鉍基材料的刻蝕。
【主權項】
1.一種締化秘基材料的干法刻蝕方法,其特征在于,包括:以甲燒和氫氣為反應氣體，以非活性氣體為輔助氣體，對涂有刻蝕阻擋層的碲化鉍基材料進行反應性等離子體刻蝕，在所述反應氣體中，H2所占的體積比為O?62.5%，在所述反應氣體和所述輔助氣體的總氣體中，所述輔助氣體所占的體積比為16.7%?83.3%，刻蝕氣壓為5?30 mTorr，射頻功率為:上電極600?1500 W、下電極50?200 W，所述涂有刻蝕阻擋層的碲化鉍基材料的刻蝕溫度為20°C。
2.根據權利要求1所述的干法刻蝕方法，其特征在于，在所述反應氣體中，H2所占的體積比為40?60%ο
3.根據權利要求1或2所述的干法刻蝕方法，其特征在于，在所述反應氣體和所述輔助氣體的總氣體中，所述輔助氣體所占的體積比為25%?70%。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的干法刻蝕方法，其特征在于，所述輔助氣體為氬氣。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的干法刻蝕方法，其特征在于，還包括所述碲化鉍基材料的刻蝕前處理步驟，所述刻蝕前處理步驟包括:對所述碲化鉍基材料進行清洗、涂刻蝕阻擋層、前烘、曝光、顯影、以及堅膜。
6.根據權利要求5所述的干法刻蝕方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層為光刻膠。
7.根據權利要求5或6所述的干法刻蝕方法，其特征在于，所述堅膜的溫度為90?110°C，時間為30?60分鐘。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的干法刻蝕方法，其特征在于，所述碲化鉍基材料為碲化鉍材料、碲化銻材料、或二者的合金材料。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的干法刻蝕方法，其特征在于，用于進行所述反應性等離子體刻蝕的裝置為電感耦合等離子體裝置、反應離子刻蝕裝置、或電子回旋加速振蕩裝置。
【專利摘要】本發明涉及一種碲化鉍基材料的干法刻蝕方法，包括：以甲烷和氫氣為反應氣體，以非活性氣體為輔助氣體，對涂有刻蝕阻擋層的碲化鉍基材料進行反應性等離子體刻蝕，在所述反應氣體中，H2所占的體積比為0～62.5%，在所述反應氣體和所述輔助氣體的總氣體中，所述輔助氣體所占的體積比為16.7%～83.3%，刻蝕氣壓為5～30mTorr，射頻功率為：上電極600～1500W、下電極50～200W，所述涂有刻蝕阻擋層的碲化鉍基材料的刻蝕溫度為20℃。通過控制不同氣體配比、不同氣壓和功率等刻蝕參數的組合來選擇一種最佳的刻蝕效果，即具有垂直的側壁和快的刻蝕速度。
【IPC分類】H01L21-3065
【公開號】CN104766794
【申請號】CN201410002044
【發明人】宋君強, 史迅, 吳汀, 陳立東
【申請人】中國科學院上海硅酸鹽研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年1月2日