用于银基贵金属低能惰性离子束刻蚀的端点降能刻蚀方法

本申请涉及微纳加工，具体涉及了一种用于银基贵金属低能惰性离子束刻蚀的端点降能刻蚀方法。

背景技术：

1、银及其合金因具有优异的导电性和反射率，被广泛用作显示电极、反射电极、透明导电叠层以及微纳光学器件的功能层。然而，银在常规反应性等离子体环境中难以生成高挥发性的刻蚀产物，因此相关技术中通常依赖离子束刻蚀或离子铣削等物理刻蚀方式实现银薄膜的图形化。离子束刻蚀利用惰性气体离子对银层进行物理溅射，能够获得较为理想的各向异性刻蚀轮廓。

2、但是，物理刻蚀过程本身带来了难以规避的工艺缺陷。一方面，被离子束溅射出的银原子具有一定的角度分布，其中一部分会重新沉积在刻蚀图形的侧壁表面，形成导电残留物，可能导致器件电极之间的漏电或短路。相关技术中通过调节离子束入射角或样品台旋转来改善侧壁形貌，但难以保证再沉积物落入可被有效去除的区域。另一方面，当银层被刻蚀至接近下方的阻挡层或介质层时，若继续采用较高能量的离子进行过刻，残余银原子在离子轰击作用下会被反冲注入到下层材料中，造成界面污染和器件性能退化。相关技术中延长过刻时间虽有助于清除残余银，但会增加底界面的反冲注入损伤，而常规硬掩模仅能保护图形顶部，无法主动控制侧壁再沉积物的分布。

3、因此，如何在保证银图形刻蚀质量的同时，有效抑制侧壁银再沉积和底界面银反冲注入，是相关技术中亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决相关技术以及其他方面的至少一种技术问题，本申请提出了一种用于银基贵金属低能惰性离子束刻蚀的端点降能刻蚀方法，包括：首先提供待刻蚀结构，包括自下而上设置的基底、下层阻挡层或介质层、银基贵金属层以及复合硬掩模结构，复合硬掩模结构自下而上依次包括牺牲捕获层和导电悬罩层；再对牺牲捕获层进行选择性侧向修整，以使牺牲捕获层相对于导电悬罩层的侧壁产生横向回缩，从而在导电悬罩层边缘下方形成朝外部刻蚀空间开放的预制捕获凹槽；然后在惰性环境中，通过惰性离子束对银基贵金属层进行主刻蚀以形成银图形，在银基贵金属层的剩余厚度满足预设厚度的情况下，停止主刻蚀，并对剩余厚度的银基贵金属层进行端点抑制刻蚀；最后去除复合硬掩模结构，以移除沉积于预制捕获凹槽内的银再沉积物。

2、根据本申请的实施例，复合硬掩模还包括设置于导电悬罩层上方的耐溅射硬掩模层，适用于在主刻蚀和端点抑制刻蚀的处理中保持图形边界完整性。

3、根据本申请的实施例，在预制捕获凹槽形成之后且主刻蚀开始之前，不沉积封闭预制捕获凹槽开口的连续侧墙层。

4、根据本申请的实施例，牺牲捕获层的厚度为5~20nm，横向回缩的距离为5~40nm；横向回缩的距离与牺牲捕获层的厚度的比值为1.0~3.5。

5、根据本申请的实施例，横向回缩的距离不大于银图形的线宽或相邻银图形的间距中的较小者的四分之一。

6、根据本申请的实施例，牺牲捕获层的材料为非晶碳；导电悬罩层的材料为金属氮化物，导电悬罩层的厚度为5~20nm；耐溅射硬掩模层的材料为氮化硅或氧化硅，耐溅射硬掩模层的厚度为20~120nm；在选择性侧向修整的处理中，以导电悬罩层作为掩蔽，通过含氧等离子体处理对牺牲捕获层的两侧进行各向同性刻蚀，以实现横向回缩。

7、根据本申请的实施例，主刻蚀输出的第一能量为300~600ev，端点抑制刻蚀输出的第二能量为100~350ev；第二能量小于第一能量，第二能量与第一能量的比值为0.25~0.70。

8、根据本申请的实施例，在主刻蚀的过程中：惰性离子束的工作气体为氩气、氪气或氙气，惰性离子束相对于样品台法线的入射角为5°~20°，氧、含氧反应性气体和卤素反应性气体的设定总流量占总进气流量的比例不大于1%。

9、根据本申请的实施例，在端点抑制刻蚀的处理中：预设厚度为银基贵金属层的剩余厚度不大于30nm，端点抑制刻蚀的输出形式为短脉冲式离子束或间歇式离子束。

10、根据本申请的实施例，去除复合硬掩模结构包括：通过低偏压氧等离子体处理、远程氧等离子体处理或臭氧处理中的至少一种方式，利用牺牲捕获层与导电悬罩层之间的刻蚀选择比，将牺牲捕获层选择性移除，并使银再沉积物随牺牲捕获层的去除而同步剥离。

11、根据本申请的实施例，通过提供包含牺牲捕获层和导电悬罩层的复合硬掩模结构，并在主刻蚀前对牺牲捕获层进行侧向修整以形成预制捕获凹槽，使得主刻蚀过程中溅射出的银原子能够被引导进入该凹槽内沉积，从而减少银图形侧壁上的再沉积物附着量，降低导电残留风险。在主刻蚀过程中保持惰性环境，能够避免反应性气体对预制捕获凹槽尺寸的额外改变，使捕获空间的几何结构保持稳定。当银层剩余厚度满足预设条件时停止主刻蚀并转为端点抑制刻蚀，能够以较低的能量清除残余银，减轻高能离子对近界面残余银的撞击驱动力，降低银原子被反冲注入至下层阻挡层或介质层的风险。刻蚀完成后去除复合硬掩模结构，沉积于预制捕获凹槽内的银再沉积物随掩模结构一并被移除，无需引入额外的侧壁清洗步骤，整体工艺兼容性较高。

1.一种用于银基贵金属低能惰性离子束刻蚀的端点降能刻蚀方法，包括：

2.根据权利要求1所述的端点降能刻蚀方法，其中，所述复合硬掩模还包括设置于所述导电悬罩层上方的耐溅射硬掩模层，适用于在所述主刻蚀和所述端点抑制刻蚀的处理中保持图形边界完整性。

3.根据权利要求1所述的端点降能刻蚀方法，其中，在所述预制捕获凹槽形成之后且所述主刻蚀开始之前，不沉积封闭所述预制捕获凹槽开口的连续侧墙层。

4.根据权利要求1所述的端点降能刻蚀方法，其中，所述牺牲捕获层的厚度为5~20nm，所述横向回缩的距离为5~40nm；

5.根据权利要求4所述的端点降能刻蚀方法，其中，所述横向回缩的距离不大于银图形的线宽或相邻银图形的间距中的较小者的四分之一。

6.根据权利要求2所述的端点降能刻蚀方法，其中，

7.根据权利要求1所述的端点降能刻蚀方法，其中，所述主刻蚀输出的第一能量为300~600ev，所述端点抑制刻蚀输出的第二能量为100~350ev；

8.根据权利要求1所述的端点降能刻蚀方法，其中，在所述主刻蚀的过程中：

9.根据权利要求1所述的端点降能刻蚀方法，其中，在所述端点抑制刻蚀的处理中：

10.根据权利要求1所述的端点降能刻蚀方法，其中，所述去除所述复合硬掩模结构包括：通过低偏压氧等离子体处理、远程氧等离子体处理或臭氧处理中的至少一种方式，利用所述牺牲捕获层与所述导电悬罩层之间的刻蚀选择比，将所述牺牲捕获层选择性移除，并使所述银再沉积物随所述牺牲捕获层的去除而同步剥离。