硅的刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種硅的刻蝕方法，用以在硅襯底上刻蝕不同寬度尺寸的硅槽，包括：S1、提供硅襯底；S2、在硅襯底上沉積掩膜層；S3、對掩膜層進行腐蝕，形成不同寬度尺寸的窗口，其中至少在非最小寬度尺寸窗口的底部，預留一定厚度的掩膜層，以滿足S4步驟后，所有硅槽的深度相同；S4、對位于窗口底部的掩膜層和硅襯底進行腐蝕，形成硅槽。本發(fā)明通過在非最小寬度尺寸窗口的底部，預留一定厚度的掩膜層，讓該一定厚度的掩膜層先保護住較大的窗口，讓小的窗口先刻，以實現(xiàn)最終獲得的硅槽的深度相同。
【專利說明】硅的刻蝕方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于微機電子機械系統(tǒng)加工領域，尤其涉及一種在硅表面進行刻蝕的方法。
【背景技術】
[0002]微機電子機械系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystems, MEMS)是在微電子技術基礎上發(fā)展起來的微小型化系統(tǒng)，它是集物理、化學和生物的敏感器(執(zhí)行信息獲取功能)、執(zhí)行器與信息處理和存儲為一體的微型集成系統(tǒng)。采用MEMS技術制作的微傳感器、微執(zhí)行器、微型構件、微機械光機電器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們所接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。
[0003]光刻(photo lithograph)是MEMS器件制作過程中出現(xiàn)最多的工藝步驟，光刻質(zhì)量和精度直接影響后續(xù)工藝的質(zhì)量和精度，按其空間特性可以分為平面光刻和立體光刻。
[0004]MEMS光刻工藝是由在IC工藝基礎上發(fā)展起來的。首先在襯底上涂光抗蝕劑(即光刻膠，photoresist，PR)通過曝光、顯影等步驟將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。抗蝕劑的圖形可以作為后續(xù)工藝的掩膜，進行刻蝕、離子注入等工藝，最后去除該層抗蝕劑。基于硅材料體硅工藝制作的MEMS微傳感器和微執(zhí)行器經(jīng)過幾十年的研究，已經(jīng)有比較成熟的設計方法和工藝基礎，并開始產(chǎn)業(yè)化。硅材料體硅工藝是MEMS研究的主要方向之一，而體硅工藝采用光刻工藝與IC采用光刻工藝有一定的差異。
[0005]在超大規(guī)模集成電路制造工藝中，硅的深槽隔離技術已成為推動集成電路產(chǎn)業(yè)向更高水平發(fā)展的一個必要手段。將深槽隔離技術應用于CMOS電路，能有效地克服閂鎖效應；應用于雙極電路，能大大減小寄生電容，提高擊穿電壓；而在4兆以上的DRAM中，則需采用深槽技術制作存貯電容。所有這些應用關鍵在于能否獲得深槽。
[0006]反應離子深刻蝕(DRIE)可以得到表面平整的高深寬比結構，因而這一微加工工藝成為MEMS制造等領域中的主流工藝之一。
[0007]在MEMS的DRIE腐蝕中，由于掩膜窗口的大小不同，腐蝕的深度不同。參圖1所示，用DRIE腐蝕Si，SiO2作為掩膜層，由于兩個窗口的尺寸不一樣(A>B)，通常A的腐蝕深度比B的腐蝕深度大，如果深度不同，會影響產(chǎn)品的性能。
[0008]有鑒于此，有必要提供一種硅的刻蝕方法，以使得所刻蝕的硅槽深度相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明解決的技術問題在于提供一種硅的刻蝕方法，以使得在硅襯底上刻蝕不同寬度尺寸的硅槽時，所獲得的硅槽深度相同。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0011]—種娃的刻蝕方法，用以在娃襯底上刻蝕不同寬度尺寸的娃槽，包括:
[0012]S1、提供硅襯底；[0013]S2、在娃襯底上沉積掩膜層；
[0014]S3、對掩膜層進行腐蝕，形成不同寬度尺寸的窗口，其中至少在非最小寬度尺寸窗口的底部，預留一定厚度的掩膜層，以滿足S4步驟后，所有硅槽的深度相同；
[0015]S4、對位于窗口底部的掩膜層和娃襯底進行腐蝕,形成娃槽。
[0016]優(yōu)選的，在上述的硅的刻蝕方法中，所述掩膜層為二氧化硅、SiN或者光刻膠。
[0017]優(yōu)選的，在上述的硅的刻蝕方法中，所述步驟S4中，采用DRIE的方法對位于窗口內(nèi)的掩膜層和硅襯底進行腐蝕。
[0018]優(yōu)選的，在上述的硅的刻蝕方法中，所述步驟S4中，采用氟基氣體對位于窗口內(nèi)的掩膜層和硅襯底進行腐蝕。
[0019]優(yōu)選的，在上述的硅的刻蝕方法中，所述步驟S4中，采用氯基氣體對位于窗口內(nèi)的掩膜層和硅襯底進行腐蝕。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明通過在非最小寬度尺寸窗口的底部，預留一定厚度的掩膜層，讓該一定厚度的掩膜層先保護住較大的窗口，讓小的窗口先亥|J，以實現(xiàn)最終獲得的硅槽的深度相同。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1所示為現(xiàn)有技術中硅槽光刻的示意圖；
[0023]圖2所示為本發(fā)明具體實施例中硅的刻蝕方法的流程圖；
[0024]圖3a至3c所示為本發(fā)明具體實施例中硅槽刻蝕方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]參圖2所示，本發(fā)明實施例公開了一種硅的刻蝕方法，用以在硅襯底上刻蝕不同寬度尺寸的硅槽，包括:
[0026]S1、提供硅襯底；
[0027]S2、在硅襯底上沉積掩膜層；
[0028]S3、對掩膜層進行腐蝕，形成不同寬度尺寸的窗口，其中至少在非最小寬度尺寸窗口的底部，預留一定厚度的掩膜層，以滿足S4步驟后，所有硅槽的深度相同；
[0029]S4、對位于窗口底部的掩膜層和硅襯底進行腐蝕，形成硅槽。
[0030]上述步驟SI中，襯底在使用前需要對其進行清洗，清洗可以采用RCA清洗工藝。
[0031]上述步驟S2中，掩膜層為二氧化硅層，結合器件制作工藝的需要，掩膜層也可以是SiN或者光刻膠。
[0032]本發(fā)明中，掩膜層優(yōu)選為二氧化硅層。二氧化硅層是一種物理和化學性能都十分優(yōu)良的介質(zhì)薄膜，具有介電性能優(yōu)良、介質(zhì)損耗小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在半導體器件和集成電路中常作為隔離層、多晶硅和金屬間以及多層金屬布線間的絕緣層、MOS管的柵極介質(zhì)層、刻蝕及注入用掩膜等使用。二氧化硅層的制備方法可以采用現(xiàn)有的通用手段，例如等離子體體增強化學氣相淀積(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)、高溫氧化或低壓化學氣相淀積(LPCVD)方法。
[0033]上述步驟S3中，“至少在非最小寬度尺寸窗口的底部，預留一定厚度的掩膜層”包含以下兩種情況:
[0034]( I)在最小的窗口的底部也預留一定厚度的掩I吳層，此時其他所有窗口的底部都必須預留一定厚度的掩膜層，且窗口越大，預留的掩膜層越厚。
[0035](2)在最小的窗口的底部不預留一定厚度的掩膜層，即最小窗口的底部恰好露出硅襯底，此時其他窗口的底部必須要預留一定厚度的掩膜層。
[0036]預留的掩膜層形成方法包括兩種情況:一是在對掩膜層進行腐蝕過程中，控制腐蝕的深度而保留的具有一定厚度的掩膜層；二是將掩膜層刻穿，然后在形成的窗口底部再沉積一定厚度的掩膜層，接著光刻并腐蝕尺寸大的窗口里的掩膜層。
[0037]預留的掩膜層的厚度，可以根據(jù)窗口的尺寸、掩膜層的腐蝕速率以及Si襯底的腐蝕速率進行計算，窗口的尺寸與Si襯底的腐蝕速率的關系可通過實驗測試獲得。
[0038]參圖1，關系式滿足:
[0039]Tsi02- (D「D2) *ESi02/ESi
[0040]其中，Tsi02: 二氧化硅厚度，Dl, D2為深槽厚度，Esi02, Esi分別為SiO2和Si的腐蝕速率。
[0041]上述步驟S4中，優(yōu)選采用DRIE的方法對窗口底部的掩膜層或硅襯底進行腐蝕，在其他實施例中，也可采用RIE的方法，通用的，可以采用氟基氣體對窗口底部的掩膜層或硅襯底進行腐蝕，也可以采用氯基氣體對窗口底部的掩膜層或硅襯底進行腐蝕。
[0042]DRIE刻蝕技術通過物理作用和化學作用相結合的辦法來去除被刻蝕的薄膜，具有刻蝕速度快、選擇比高、刻蝕損傷小、大面積均勻性好、刻蝕斷面輪廓可控性高和刻蝕表面平整光滑等優(yōu)點，被廣泛用于金屬及介質(zhì)薄膜的干法刻蝕中。DRIE刻蝕的各向異性高，因此側壁形貌較為陡直。
[0043]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0044]由于DRIE腐蝕SiO2的速率較慢，在腐蝕較快區(qū)域，預留一定厚度的SiO2 (厚度根據(jù)A與B的腐蝕差異和DRIE對SiO2的腐蝕速率計算出)。這樣就需要做兩次光刻來分別腐蝕不同窗口對應的SiO2。
[0045]參圖3a所示，在腐蝕前，在窗口 A的底部預留一定厚度的SiO2, B窗口的底部與Si襯底恰好接觸。
[0046]參圖3b所示，采用DRIE的方法對A和B窗口底部的SiO2和硅襯底進行腐蝕，A窗口先對SiO2進行腐蝕，同時B窗口開始對硅襯底進行腐蝕，當A窗口底部的SiO2腐蝕完畢后，B窗口底部的硅襯底已經(jīng)腐蝕了一定的深度。
[0047]參圖3c所示，A窗口底部的硅襯底開始腐蝕，且腐蝕速度大于B窗口底部硅襯底的腐蝕速度，在腐蝕結束后，A窗口下所獲得的硅槽的深度恰好等于B窗口下方對應的硅槽的深度。[0048]綜上所述，本發(fā)明通過在非最小寬度尺寸窗口的底部，預留一定厚度的掩膜層，讓該一定厚度的掩膜層先保護住較大的窗口，讓小的窗口先刻，以實現(xiàn)最終獲得的硅槽的深度相問。
[0049]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。
[0050]對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種娃的刻蝕方法，用以在娃襯底上刻蝕不同寬度尺寸的娃槽，其特征在于，包括: 51、提供娃襯底； 52、在硅襯底上沉積掩膜層； 53、對掩膜層進行腐蝕，形成不同寬度尺寸的窗口，其中至少在非最小寬度尺寸窗口的底部，預留一定厚度的掩膜層，以滿足S4步驟后，所有硅槽的深度相同； 54、對位于窗口底部的掩膜層和娃襯底進行腐蝕,形成娃槽。
2.根據(jù)權利要求1所述的硅的刻蝕方法，其特征在于:所述掩膜層為二氧化硅、SiN或者光刻膠。
3.根據(jù)權利要求1所述的硅的刻蝕方法，其特征在于:所述步驟S4中，采用DRIE的方法對位于窗口內(nèi)的掩膜層和娃襯底進行腐蝕。
4.根據(jù)權利要求1所述的硅的刻蝕方法，其特征在于:所述步驟S4中，采用氟基氣體對位于窗口內(nèi)的掩膜層和娃襯底進行腐蝕。
5.根據(jù)權利要求1所述的硅的刻蝕方法，其特征在于:所述步驟S4中，采用氯基氣體對位于窗口內(nèi)的掩膜層和娃襯底進行腐蝕。
【文檔編號】C23F1/02GK103663357SQ201210346875
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月18日 優(yōu)先權日:2012年9月18日
【發(fā)明者】蘇佳樂 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司