[發明專利]一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法

有效

• 申請號: 201810093853.2
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108281349B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 李新坤;莊海涵;梁德春;劉福民;吳浩越;王風嬌;徐宇新
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，涉及硅微機械加工技術領域；包括如下步驟：步驟(一)、在待刻蝕晶圓上表面涂覆光刻膠；步驟(二)、采用熱板對涂覆有光刻膠的晶圓進行烘烤；步驟(三)、在光刻膠的上表面進行曝光顯影，形成預先設計圖形的光刻膠掩膜；步驟(四)、采用氬等離子體對光刻膠掩膜的外表面進行轟擊處理；步驟(五)、在光刻膠掩膜的上表面，采用氧等離子體對光刻膠掩膜進行邊角削除；得到最終圖形成型的光刻膠掩膜；步驟(六)、通過最終圖形成型的光刻膠掩膜，對待刻蝕晶圓進行深硅刻蝕；本發明使光刻膠掩膜具有更強的抗刻蝕能力、更高的圖形符合度，有利于實現高陡直度深硅刻蝕結構。

技術領域

本發明涉及一種硅微機械加工技術領域，特別是一種一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法。

背景技術

深硅刻蝕工藝是硅微機械加工中的關鍵工藝流程之一。側壁陡直度是深硅刻蝕結構主要關注的重要指標。眾所周知，刻蝕掩膜是影響深硅刻蝕結構形貌的首要因素。深硅刻蝕工藝常采用的刻蝕掩膜主要有兩類，第一類是采用一定厚度的光刻膠圖形作為掩膜，第二類是采用薄層光刻膠和介質層的復合圖形作為掩膜。采用單層光刻膠掩膜時，要求光刻膠層具有足夠的厚度，以防在硅片達到所需刻蝕深度之前，過薄的刻膠掩膜就被消耗完畢。例如，以硅和光刻膠40:1的刻蝕選擇比計算，刻蝕120μm的深硅結構，光刻膠掩膜的厚度必須大于3μm。然而較厚的光刻膠掩膜圖形存在結構形貌、線寬符合度差等問題，直接影響深硅刻蝕結構的質量。采用光刻膠和介質層的復合掩膜時，可以采用薄層光刻膠，但是介質層掩膜的制備和去除明顯增加了工藝的復雜性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，使光刻膠掩膜具有更強的抗刻蝕能力、更高的圖形符合度，有利于實現高陡直度深硅刻蝕結構。

本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：

一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，包括如下步驟：

步驟(一)、將待刻蝕晶圓水平放置在熱氮氣中；并在待刻蝕晶圓的上表面涂覆光刻膠；

步驟(二)、采用熱板對涂覆有光刻膠的晶圓進行烘烤；

步驟(三)、在光刻膠的上表面進行曝光顯影，形成預先設計圖形的光刻膠掩膜；

步驟(四)、采用氬等離子體對光刻膠掩膜的外表面進行轟擊處理；

步驟(五)、在光刻膠掩膜的上表面，采用氧等離子體對光刻膠掩膜進行邊角削除；得到最終圖形成型的光刻膠掩膜；

步驟(六)、通過最終圖形成型的光刻膠掩膜，對待刻蝕晶圓進行深硅刻蝕。

在上述的一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，所述的步驟(一)中，熱氮氣的溫度為85-105℃。

在上述的一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，所述的步驟(一)中，涂覆光刻膠的厚度為2-5μm。

在上述的一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，所述的步驟(二)中，熱板固定設置在晶圓的下表面；熱板對晶圓的底部進行烘烤。

在上述的一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，所述的步驟(二)中，烘烤溫度為105-125℃；烘烤時間為5-10min。

在上述的一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，所述的步驟(四)中，氬等離子體反應功率為500～2000W；轟擊時間為1-120s。

在上述的一種實現高陡直度深硅刻蝕結構的光刻工藝方法，所述步驟(五)中，氧等離子體反應功率為500-2000W，削除時間為3-30s。

本發明與現有技術相比具有如下優點：