[發(fā)明專利]基于臺階結(jié)構(gòu)的刻蝕方法

在審

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• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106783585A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶志波;劉杰;李全寶;安少華
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)園區(qū)納米產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于臺階結(jié)構(gòu)的刻蝕方法。

背景技術(shù)

在MEMS工藝中，各層膜厚的厚度變化很大，一般在幾十納米到幾十微米區(qū)間內(nèi)變化，這樣在一層薄膜經(jīng)過黃光和刻蝕工藝把圖形定義好以后，由于結(jié)構(gòu)要求或工藝能力，一般圖形的邊緣輪廓都比較直，從而會形成臺階的結(jié)構(gòu)形貌。其中，薄膜厚度越厚，形成的臺階的高度差就越大。

通常MEMS產(chǎn)品由于結(jié)構(gòu)需要沒有辦法做平坦化，又由于定義當(dāng)層薄膜的圖形時會需要和前一層圖形形成部分重疊，刻蝕轉(zhuǎn)移圖形時就需要把刻蝕區(qū)域臺階處厚的薄膜全部移除。由于濕法刻蝕會造成圖形線寬Loss太多和刻蝕形貌不夠光滑的問題，為了避免這些問題通常會選擇干法刻蝕，但由于需要將刻蝕區(qū)域臺階處的薄膜移除干凈，干法刻蝕需要加很重的過刻量，這樣就需要很厚的刻蝕阻擋層薄膜來保證需要保留的圖形不會有頂部損傷，以及需要很厚的刻蝕停止層薄膜來保證不影響前層的結(jié)構(gòu)。

但是，在實(shí)際情況中，產(chǎn)品要求的圖形寬度尺寸以及圖形結(jié)構(gòu)通常又不允許設(shè)計使用很厚的刻蝕阻擋層和刻蝕停止層薄膜，從而導(dǎo)致干法刻蝕后容易在刻蝕區(qū)域臺階處有刻蝕薄膜殘留，因此臺階結(jié)構(gòu)高度差較大時經(jīng)常會造成產(chǎn)品工藝無法實(shí)現(xiàn)的問題。

具體而言，目前，針對臺階結(jié)構(gòu)高度差較大時的現(xiàn)有工藝解決方案一般有以下幾種：

(1)、對前層薄膜臺階圖形的側(cè)壁角度進(jìn)行改善：通過調(diào)整臺階圖形干法或濕法刻蝕步驟的工藝參數(shù)，盡量把臺階圖形的側(cè)壁角度趨于平坦來減少臺階結(jié)構(gòu)造成的薄膜厚度差異。

然而，上述做法存在如下問題：

1)產(chǎn)品工藝對側(cè)壁角度通常要求比較直，不允許角度過于平坦；2)干法或濕法刻蝕的工藝特性及工藝能力，很難實(shí)現(xiàn)比較平坦的側(cè)壁，如此使得側(cè)壁角度可調(diào)空間不大，很難起到明顯改善的作用。

2)、當(dāng)層薄膜的刻蝕工藝采用濕法刻蝕：利用濕法刻蝕的等向性使得臺階處的薄膜能移除干凈。

然而，上述做法存在如下問題：

1)、圖形線寬容易損耗太多，而不滿足產(chǎn)品設(shè)計要求；2)刻蝕形貌不夠光滑而影響產(chǎn)品性能。

2)、當(dāng)層薄膜的刻蝕工藝采用干法刻蝕時對刻蝕過刻量進(jìn)行改善：通過調(diào)整重疊圖形的干法刻蝕工藝的時間或刻蝕率盡量加大刻蝕的過刻量使得臺階處的薄膜能移除干凈。

然而，上述做法存在如下問題：

1)、刻蝕阻擋層薄膜容易不滿足遮擋要求，而導(dǎo)致保留圖形頂部有損損傷；

2)、刻蝕停止層薄膜容易不滿足遮擋要求，而導(dǎo)致?lián)p傷前層的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于臺階結(jié)構(gòu)的刻蝕方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的基于臺階結(jié)構(gòu)的刻蝕方法包括如下步驟：

S1.在所述臺階結(jié)構(gòu)所在的區(qū)域沉積一層過渡層薄膜；

S2.對所述過渡層薄膜進(jìn)行刻蝕，刻蝕至所述臺階結(jié)構(gòu)的刻蝕停止層；

S3.在所述臺階結(jié)構(gòu)所在的區(qū)域沉積刻蝕層；

S4.在所述臺階結(jié)構(gòu)對應(yīng)的刻蝕層上制作圖形結(jié)構(gòu)層；

S5.刻蝕去除所述刻蝕層未被所述圖形結(jié)構(gòu)層覆蓋的部分；

S6.刻蝕去除所述圖形結(jié)構(gòu)層。

進(jìn)一步的：所述步驟S1中，所述過渡層薄膜完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)及其周圍區(qū)域。

進(jìn)一步的：所述步驟S2中，刻蝕完成后，所述臺階結(jié)構(gòu)的頂面通過位于所述臺階結(jié)構(gòu)兩側(cè)殘留的過渡層薄膜與其周圍區(qū)域形成平滑過渡。

進(jìn)一步的：所述步驟S2中，所述過渡層薄膜與所述刻蝕停止層為相同材質(zhì)。

進(jìn)一步的：所述步驟S2中，所述過渡層薄膜與所述刻蝕停止層為不同材質(zhì)。

進(jìn)一步的：所述步驟S3中，所述臺階結(jié)構(gòu)及其周圍區(qū)域?qū)?yīng)的刻蝕層厚度均勻，且具有平滑過渡的形貌。

進(jìn)一步的：所述步驟S4中，通過光刻方法在所述臺階結(jié)構(gòu)對應(yīng)的刻蝕層上制作圖形結(jié)構(gòu)層，所述圖形結(jié)構(gòu)層為光阻層。

進(jìn)一步的：所述步驟S5中，通過干法刻蝕去除所述刻蝕層未被所述圖形結(jié)構(gòu)層覆蓋的部分。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的基于臺階結(jié)構(gòu)的刻蝕方法工藝控制簡單、形貌可控且重復(fù)性好，其避免了干法刻蝕工藝參數(shù)調(diào)整而影響制程穩(wěn)定性及產(chǎn)品性能；并且可以通過調(diào)整過渡層的厚度進(jìn)而控制臺階結(jié)構(gòu)處的薄膜形貌平滑度；解決了MEMS產(chǎn)品工藝因臺階高度差大而造成的工藝實(shí)現(xiàn)問題。