[發明專利]帶金屬敏感夾層的器件深槽刻蝕方法

有效

• 申請號: 201110266111.3
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102344113A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 楊海波;馬清杰;呂宇強
• 申請（專利權）人: 上海先進半導體制造股份有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明涉及半導體/微納米制造技術領域，具體來說，本發明涉及一種帶金屬敏感夾層的器件深槽刻蝕方法?；阝g化層-金屬敏感夾層-硅結構的器件深槽刻蝕方法，可作為探測液體媒質存在或含量的化學生物傳感器的應用。

背景技術

在某些化學/生物微流量傳感器應用中，半導體器件需要帶有供敏感材料與接觸媒質反應的深槽結構，即敏感材料需要有觸點暴露在空氣中與深槽結構中的媒質進行反應，同時需要有鈍化層將敏感材料的非接觸點部分進行覆蓋保護。一般方法是在單晶硅表面淀積氧化層或氮化層，然后淀積圖形化敏感材料，再淀積第二次氧化層或氮化層，最后將氧化層或氮化層一次刻蝕為深槽結構。

這種方法的不足之處在于，由于淀積氧化層或氮化層厚度的有一定限制，厚度過大會造成應力不匹配從而造成薄膜開裂或碎片，因此形成的槽體深度一般只能控制在10μm以內；并且對于形成上述槽體深度的氧化層或氮化層的刻蝕成本也較高昂。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種帶金屬敏感夾層的器件深槽刻蝕方法，可隨具體設計方案控制槽體深度和金屬敏感層中間夾層位置，便于與深槽中媒介反應。

為解決上述技術問題，本發明提供一種帶金屬敏感夾層的器件深槽刻蝕方法，包括步驟：

提供硅襯底，其上形成有緩沖層；

在所述緩沖層上淀積金屬敏感層；

利用光刻及金屬干法刻蝕工藝將所述金屬敏感層圖形化，直至露出所述緩沖層，形成金屬線間低臺階、金屬管腳焊墊區域和金屬反應線；

在所述緩沖層和圖形化的所述金屬敏感層表面淀積鈍化層；

在所述鈍化層表面形成用于深槽刻蝕的光刻膠掩模并作圖形化，所述光刻膠掩模的圖形與其下所述金屬線間低臺階的位置相對應；

以所述光刻膠為掩模，依次刻蝕所述鈍化層和所述緩沖層，直至露出所述硅襯底，形成深槽；

對所述深槽底部的所述硅襯底進行深槽刻蝕，在所述硅襯底中形成體硅深槽。

可選地，所述硅襯底為普通單晶硅襯底。

可選地，所述緩沖層為氧化硅。

可選地，所述緩沖層通過在高溫下在所述硅襯底表面生長一層熱氧化層而形成。

可選地，所述熱氧化層的厚度為

可選地，所述高溫為1000℃。

可選地，所述金屬敏感層(003)的厚度為

可選地，所述金屬敏感層為敏感金屬單質、金屬氧化物或者氮化物。

可選地，所述敏感金屬單質包括鋁、銅、鉑、金。

可選地，所述鈍化層是通過后道PECVD方法淀積的。

可選地，所述鈍化層的厚度為4μm。

可選地，所述深槽刻蝕的方法為深反應離子刻蝕法。

可選地，所述體硅深槽的深度為5～100μm。

可選地，所述體硅深槽的深度為10～30μm。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明形成的體硅深槽的深度和金屬敏感層中間夾層的位置可根據具體設計方案任意控制，便于與深槽中媒介反應，避免了單純采用氧化層材料而造成的槽深度較小、薄膜間應力較大的問題。本發明形成的鈍化層-金屬敏感夾層-硅結構這種三明治結構，可用于任意與敏感金屬或金屬氧化物反應的媒質探測應用中，具有成本低、工藝穩定和設計靈活的特點。

附圖說明

本發明的上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中：

圖1為本發明一個實施例的帶金屬敏感夾層的器件深槽刻蝕方法的流程圖；

圖2至圖11為本發明一個實施例的帶金屬敏感夾層的器件深槽刻蝕過程的剖面結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便于充分理解本發明，但是本發明顯然能夠以多種不同于此描述地其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下根據實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本發明的保護范圍。

圖1為本發明一個實施例的帶金屬敏感夾層的器件深槽刻蝕方法的流程圖。如圖所示，該帶金屬敏感夾層的器件深槽刻蝕方法可以包括：

執行步驟S101，提供硅襯底，其上形成有緩沖層；

執行步驟S102，在緩沖層上淀積金屬敏感層；

執行步驟S103，利用光刻及金屬干法刻蝕工藝將金屬敏感層圖形化，直至露出緩沖層，形成金屬線間低臺階、金屬管腳焊墊區域和金屬反應線；