本发明涉及半导体器件制造，具体涉及一种干法刻蚀工艺的优化方法。
背景技术：
1、半导体器件的制备工艺中，常需在外延结构材料上刻蚀到特定的深度，以实现绝缘结构或电极的制作，比如成型特定高度的脊形结构，从而保证半导体器件的性能。干法刻蚀是在半导体工艺里常见的刻蚀工艺，相较于湿法刻蚀，干法刻蚀由于使用诸如氩气进行物理轰击，因此能成型准直性更好的侧壁，在波导(waveguide)或单模激光器等小线宽器件的制备上应用广泛。
2、干法刻蚀一般需设置保护层，以保护不需被刻蚀的部分。但由于干法刻蚀物理轰击的特性，保护层在刻蚀的过程亦会被减薄，因此会导致无法在刻蚀后直接量出“实际”刻蚀深度，需去掉保护层后才能量测出实际的刻蚀深度；但若刻蚀深度未到预期目标，又会因已无保护层无法接续进行，亦无法重新再通过光刻重新补上保护层，因对位误差只能重新采用新的测试样品，反复来回上述步骤直至完成半导体器件层目标深度的精准刻蚀，但是这种刻蚀校准方式不仅效率低，而且会造成样品材料的浪费，经济效益低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种干法刻蚀工艺的优化方法，以解决现有完成半导体器件目标深度精准刻蚀时，刻蚀校准方式效率低，容易造成样品材料的浪费，经济效益低的问题。
2、第一方面，本发明提供了一种干法刻蚀工艺的优化方法，包括：
3、步骤s101，预先获取保护层在干法刻蚀时单位时间内的减薄量；
4、步骤s102，提供待刻蚀样品，待刻蚀样品包括第一结构层和位于第一结构层一侧表面上的第二结构层；
5、步骤s103，在第二结构层背离第一结构层的一侧制备保护层，保护层遮挡第二结构层的第一目标区域，并露出第二结构层的第二目标区域；
6、步骤s104，在保护层背离第一结构层的一侧进行刻蚀处理，以在第二结构层的第二目标区域上形成凹槽，以及在第二结构层的第一目标区域上形成脊形结构；
7、步骤s105，根据刻蚀处理的时间以及保护层在干法刻蚀时单位时间内的减薄量，得到刻蚀处理中的保护层的实际减薄量；并根据保护层的初始厚度以及刻蚀处理中保护层的实际减薄量，得到保护层的剩余厚度；
8、步骤s106，测量保护层和脊形结构的厚度总和，并根据保护层的剩余厚度，得到脊形结构的实际厚度；
9、步骤s107，对比脊形结构的实际厚度与预设目标厚度，得到厚度差值；
10、步骤s108，基于厚度差值，在保护层背离第一结构层的一侧进行刻蚀修正，直至脊形结构的实际厚度与预设目标厚度相等。
11、本发明中，通过在正式进行刻蚀处理之前首先进行测试步骤，获取保护层在与正式干法刻蚀相同条件下的单位时间减薄量；之后在进行正式刻蚀处理的过程中根据刻蚀时间获取实际减薄量，再根据保护层的初始厚度得到保护层在经过刻蚀后的剩余厚度，最终通过测量保护层实际厚度和脊形结构厚度的厚度总和，将测得的厚度总和减去保护层的剩余厚度得到精准的脊形结构的厚度，也即对第二结构层进行刻蚀的精准刻蚀深度；之后根据对比脊形结构实际厚度和预设目标厚度得到厚度差值，在厚度差值不为零的前提下，对第二结构层进行刻蚀修正，刻蚀修正时保护层依旧能够作为遮挡，直至脊形结构的实际厚度与预设目标厚度相等。
12、可在同一半导体器件上进行刻蚀处理和重复的刻蚀修正，直至得到实现脊形结构刻蚀的精准厚度，避免常规刻蚀修正由于无法接续刻蚀修正而造成材料浪费和刻蚀过量的问题，且在前述刻蚀处理之后能够得到刻蚀速率，以作为刻蚀修正的参考，提高刻蚀效率；此外，由于得到上述精准刻蚀深度的过程中，能够得到保护层的实际减薄量，因此在后续进行产品加工时可以根据该减薄量确定适当厚度的保护层，无需盲目为求保险而加厚保护层，有助于降低物料成本，提高生产效率。
13、在一种可选的实施方式中，测量保护层和脊形结构的厚度总和的步骤s106中，采用台阶仪进行保护层和脊形结构的厚度总和的测量。
14、本发明中，采用台阶仪进行厚度测量，能够获得高精度的测量结果，而且同时具备快速、多功能和易于操作的特点。操作者只需将探针放置在台阶状的结构上，也即本实施例中的凹槽中，台阶仪便会自动计算出凸起的脊形结构和保护层的厚度总和，无需复杂的校准过程。
15、在一种可选的实施方式中，基于厚度差值，在保护层背离第一结构层的一侧进行刻蚀修正的步骤s108中，包括多次重复步骤s104~步骤s108。
16、本发明中，在一个待刻蚀样品上进行刻蚀处理-台阶仪测量-修正刻蚀时间的多次反复，实现对刻蚀深度的精准修正，得到精确的脊形结构；多次修正在同一待刻蚀样品上进行，避免成本浪费的同时保证刻蚀精度，提高刻蚀修正效率。
17、在一种可选的实施方式中，预先获取保护层在干法刻蚀时单位时间内的减薄量的步骤s101包括：
18、提供测试结构层；
19、在测试结构层的一侧表面上设置保护层；
20、测量获取保护层和测试结构层的初始厚度总和；
21、在保护层背离测试结构层的一侧进行1min的刻蚀处理；
22、测量刻蚀处理后的保护层与测试结构层的厚度总和；
23、对比保护层和测试结构层的初始厚度总和与刻蚀处理后的保护层与测试结构层的厚度总和，得到保护层在单位时间内的刻蚀减薄量。
24、本发明中，采用预先导入测试步骤的方式获取保护层单位时间内的减薄量，且刻蚀时间选择1min，得到的厚度差值即为保护层在单位时间内的刻蚀减薄量，提高测试效率，避免了在实际刻蚀中进行测试，待刻蚀样品大小不同影响刻蚀负载效应，从而导致测试结果不准确的问题。
25、在一种可选的实施方式中，第一结构层包括硅、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅中的一种或多种。
26、本发明中，干法刻蚀工艺的优化方法能够选用多种材料的第一结构层作为衬底来进行精准干法刻蚀，每种材料的第一结构层对于其上形成的作为刻蚀处理对象的第二结构层都具有普适性，不存在针对某种材料的第二结构层而无法适用的情况，也即第一结构层作为衬底时，第一结构层上适于形成任何材料的外延结构作为待刻蚀的第二结构层，适用范围广。
27、在一种可选的实施方式中，测试结构层与第一结构层的大小相同；测试结构层与第一结构层的结构相同，或测试结构层与第一结构层的结构不相同。
28、本发明中，在测试步骤中可以采用与正式刻蚀时相同大小的第一结构层，但是第一结构层的结构可以有所差异，具体来说，本发明中测试步骤中的测试结构层可以选用与正式刻蚀时的第一结构层相比成本更低的便宜材料，也可以选择表面有所损伤的破片，以节省成本。
29、在一种可选的实施方式中，在第二结构层背离第一结构层的一侧制备保护层的步骤s103，包括：
30、在第二结构层背离第一结构层的一侧表面覆盖初始保护层；
31、在初始保护层背离第一结构层的一侧表面设置掩模层，掩模层包括露出部分保护层的图案区域，图案区域与第二结构层的第二目标区域相对应；
32、在掩模层一侧对初始保护层进行刻蚀，以形成与第二结构层的第一目标区域相对应的保护层。
33、本发明中，在去除掩模层之后，能够以保护层为遮罩对第二结构层进行刻蚀处理，再通过获取保护层的实际减薄量获取精准的脊形结构厚度，之后在同一待刻蚀样品上保护层接续作为遮罩对脊形结构进行精准刻蚀修正，校准效率高，有助于节约成本。
34、在一种可选的实施方式中，保护层包括：光刻胶、或介电材料，或硬金属材料；介电材料包括二氧化硅或氮化硅，硬金属材料包括铬、钛、镍中的一种或多种。
35、本发明中，保护层适用于任何刻蚀用遮罩材料，选择范围广，有助于被广泛应用。
36、在一种可选的实施方式中，在保护层背离第一结构层的一侧进行刻蚀处理步骤s104中，干法刻蚀的方式包括电感耦合等离子体刻蚀法、或反应离子刻蚀法、或原子层刻蚀法。
37、本发明中，干法刻蚀可适用于多种设备。电感耦合等离子体刻蚀法产生的离子密度高、蚀刻均匀性好、蚀刻侧壁垂直度高以及光洁度好；反应离子刻蚀法具有良好的形貌控制能力(各向异性)、较高的选择比以及较高的刻蚀速率；原子层刻蚀法具有精确的刻蚀控制、良好的均匀性、小的负载效应等优点。
38、在一种可选的实施方式中，在保护层背离第一结构层的一侧进行刻蚀处理步骤s104中，刻蚀处理的时间小于等于1min。
39、本发明中，初次刻蚀时间采用较短的时间，以保证刻蚀速率，避免刻蚀过深造成浪费。
1.一种干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述测量所述保护层和所述脊形结构的厚度总和的步骤s106中，采用台阶仪进行所述保护层和所述脊形结构的厚度总和的测量。
3.根据权利要求2所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述基于所述厚度差值，在所述保护层背离所述第一结构层的一侧进行刻蚀修正的步骤s108中，包括多次重复步骤s104~步骤s108。
4.根据权利要求1所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述预先获取保护层在干法刻蚀时单位时间内的减薄量的步骤s101包括：
5.根据权利要求4所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述第一结构层包括硅、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述测试结构层与所述第一结构层的大小相同；所述测试结构层与所述第一结构层的结构相同，或所述测试结构层与所述第一结构层的结构不相同。
7.根据权利要求1所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述在所述第二结构层背离所述第一结构层的一侧制备保护层的步骤s103，包括：
8.根据权利要求1所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述保护层包括：光刻胶、或介电材料，或硬金属材料；所述介电材料包括二氧化硅或氮化硅，所述硬金属材料包括铬、钛、镍中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述在所述保护层背离所述第一结构层的一侧进行刻蚀处理的步骤s104中，所述干法刻蚀的方式包括电感耦合等离子体刻蚀法、或反应离子刻蚀法、或原子层刻蚀法。
10.根据权利要求1所述的干法刻蚀工艺的优化方法，其特征在于，所述在所述保护层背离所述第一结构层的一侧进行刻蚀处理的步骤s104中，刻蚀处理的时间小于等于1min。
