CN102543682A - 多级深台阶的形成方法 - Google Patents

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张艳红
张挺
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Abstract

本发明涉及一种多层深台阶的形成方法，包括以下步骤：在衬底上沉积第一薄膜；涂覆第一光刻胶，光刻形成第一窗口；刻蚀去除第一窗口内的第一薄膜，然后去除第一光刻胶；在上述结构表面沉积第二薄膜；涂覆第二光刻胶，光刻形成第二窗口，所述第二窗口与第一窗口的位置对应且宽度小于第一窗口；刻蚀去除第二窗口内的第二薄膜，然后去除第二光刻胶；以第二薄膜为掩膜刻蚀衬底，在衬底上形成第一台阶；去除第二薄膜，以第一薄膜为掩膜刻蚀衬底，在衬底上形成第二台阶；去除第一薄膜。本发明采用多层薄膜分别作为每级台阶制作的刻蚀阻挡层，解决了台阶长度和台阶受限的问题，制作出单一材料多级较深台阶结构。

Description

多级深台阶的形成方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种多级深台阶的形成方法。
背景技术
在某些半导体器件的制作过程中，需要在衬底上形成较深的(微米级)若干级台阶，以形成特定的结构，实现某些性能。这种结构通常用于MEMS等器件。
对于这种多级台阶结构的实现，通常可以采用以下两种方式：一种是在衬底上淀积多层薄膜，通过薄膜的刻蚀和图形化得到多种材料的台阶结构；另外一种是直接对衬底进行刻蚀，得到单一材料的多级台阶结构。
如果采用第一种方式，即淀积多层薄膜，向上行成多种材料的台阶，当台阶长度较大(大于1mm)时，该台阶结构的稳定性较差，容易脱落；且淀积数微米以上的薄膜，成本高，工艺难度大。
若采用第二种方式，即直接在衬底上多次光刻，向下刻蚀的方法形成台阶，则可以得到单一材料的台阶结构。第二种方式相对于第一种方式，具有更好的稳定性。但如果台阶过深(数微米)，为了涂胶光刻以进行下一层台阶的刻蚀，不仅需要很厚的光刻胶，而且也无法均匀甩胶，从而导致光刻图形变形甚至无法显影等诸多问题。故台阶受到了限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种多级深台阶的形成方法，以提供单一材料的较深多级台阶结构。
本发明的技术解决方案是一种多层深台阶的形成方法，包括以下步骤：
在衬底上沉积第一薄膜；
涂覆第一光刻胶，光刻形成第一窗口；
刻蚀去除第一窗口内的第一薄膜，然后去除第一光刻胶；
在上述结构表面沉积第二薄膜；
涂覆第二光刻胶，光刻形成第二窗口，所述第二窗口与第一窗口的位置对应且宽度小于第一窗口；
刻蚀去除第二窗口内的第二薄膜，然后去除第二光刻胶；
以第二薄膜为掩膜刻蚀衬底，形成第一台阶；
去除第二薄膜，以第一薄膜为掩膜刻蚀衬底，形成第二台阶；
去除第一薄膜。
作为优选：所述第一薄膜的材料为氧化硅或氮化硅或氮化钛或氧化铝。
作为优选：所述第二薄膜的材料为氧化硅或氮化硅或氮化钛或氧化铝。
作为优选：在刻蚀第一窗口内的第一薄膜，去除第一光刻胶步骤后还包括在上述结构表面沉积一层缓冲层；并且
所述刻蚀去除第二窗口内的第二薄膜的步骤包括刻蚀去除第二窗口内的第二薄膜和缓冲层；
所述去除第二薄膜的步骤包括去除第二薄膜和缓冲层。
作为优选：所述缓冲层的材料为硼磷硅玻璃或磷硅玻璃。
作为优选：所述第一台阶的深度为1μm-100μm。
作为优选：所述第二台阶的深度为1μm-100μm。
作为优选：所述第一薄膜和第二薄膜沉积采用化学气相淀积方式或溅射方式。
与现有技术相比，本发明采用多层薄膜分别作为每级台阶制作的刻蚀阻挡层，解决了台阶长度和台阶受限的问题，制作出单一材料多级较深台阶结构。
附图说明
图1是本发明多级深台阶的形成方法的流程图。
图2a-2n是本发明多级深台阶的形成方法中各个工艺步骤的剖面图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及台阶的三维空间尺寸。
图1示出了本发明多级深台阶的形成方法的流程图。
请参阅图1所示，在本实施例中，
在步骤101中，如图2a所示，在衬底200上沉积第一薄膜201，所述衬底200的材料为硅或锗，所述第一薄膜201的材料为氧化硅或氮化硅或氮化钛或氧化铝等对衬底具有较高选择比的材料，所述第一薄膜201为单层或多层。所述第一薄膜201的材料为二氧化硅时采用LPCVD方式，所述第一薄膜201的材料为氮化硅时采用PECVD方式，所述第一薄膜201的材料为氮化钛或氧化铝时采用溅射方法，在本实施例中，所述第一薄膜201为二氧化硅，所述第一薄膜201采用LPCVD沉积；
在步骤102中，如图2b所示，涂覆第一光刻胶202，如图2c所示，光刻形成第一窗口202a；
在步骤103中，如图2d所示，刻蚀去除第一窗口202a内的第一薄膜201，如图2e所示，去除第一光刻胶202；
在步骤104中，如图2f所示，在上述结构表面沉积第二薄膜203，所述第二薄膜203的材料为二氧化硅或氮化硅或氮化钛或氧化铝等对衬底具有较高选择比的材料，所述第一薄膜203为单层或多层。所述第二薄膜203的材料可以与第一薄膜201相同，也可以与第一薄膜201不同。所述第二薄膜203的材料为二氧化硅时采用LPCVD方式，所述第二薄膜203的材料为氮化硅时采用PECVD方式，所述第二薄膜203的材料为氮化钛或氧化铝时采用溅射方法，在本实施例中，所述第二薄膜203为氮化硅，所述第二薄膜203采用PECVD方式；
在步骤105中，如图2g所示，涂覆第二光刻胶204，如图2h所示，光刻形成第二窗口204a，所述第二窗口204a与第一窗口202a的位置相对应且宽度小于第一窗口202a；
在步骤106中，如图2i所示，刻蚀去除第二窗口204a内的第二薄膜203，如图2j所示，去除第二光刻胶204；
在步骤107中，如图2k所示，以第二薄膜203为掩膜刻蚀衬底200，在衬底200上形成第一台阶205，所述第一台阶205的深度为1μm-100μm，在本实施例中所述第一台阶205的深度为1μm；
在步骤108中，如图2l所示，去除第二薄膜203，可以采用磷酸溶液湿法去除第二薄膜203，也可以采用干法刻蚀去除第二薄膜203，如图2m所示，以第一薄膜203为掩膜刻蚀衬底200，在衬底上形成第二台阶206，在刻蚀形成第二台阶206时，衬底上的第一台阶205同步向下刻蚀同一深度，所述第二台阶206的深度为1μm-100μm，在本实施例中，所述第二台阶206的深度为9μm；
在步骤109中，如图2n所示，去除第一薄膜201，由此得到衬底200上的多级深台阶，可以采用氧化层腐蚀缓冲液(BOE)湿法去除第一薄膜201，也可以采用干法刻蚀去除第一薄膜201。
本实施例仅阐述了两层台阶的形成方法，本发明不限于此，可以形成更多层的台阶，在多台阶的制作过程中，可以使用二氧化硅或氮化硅或氮化钛或氧化铝等不同材料反复覆盖，形成多层阻挡层，为了保证当前层薄膜不影响其它层同种材料薄膜，在沉积薄膜时需完全覆盖上层薄膜图形，如果前层薄膜形成的阻挡层台阶较高，导致后层薄膜覆盖性不好，可以在前层薄膜图形化形成阻挡层后，增加一层覆盖性较好的薄膜材料作为缓冲层，所述缓冲层在后续薄膜的刻蚀过程中同时刻蚀，薄膜去除过程中同时去除，所述缓冲层的材料为硼磷硅玻璃或磷硅玻璃，可以采用氢氟酸湿法去除缓冲层。
所述第一台阶205的长度由第二窗口204a的宽度决定，所述第二台阶206的长度由第一窗口202a和第二窗口204a的宽度差来决定，通过控制第一窗口和第二窗口的宽度即可控制台阶长度。
本发明采用多层薄膜分别作为每层台阶制作的刻蚀阻挡层，解决了台阶长度和台阶受限的问题，制作出单一材料多级较深台阶结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种多层深台阶的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底上沉积第一薄膜；
涂覆第一光刻胶，光刻形成第一窗口；
刻蚀去除第一窗口内的第一薄膜，然后去除第一光刻胶；
在上述结构表面沉积第二薄膜；
涂覆第二光刻胶，光刻形成第二窗口，所述第二窗口与第一窗口的位置对应且宽度小于第一窗口；
刻蚀去除第二窗口内的第二薄膜，然后去除第二光刻胶；
以第二薄膜为掩膜刻蚀衬底，在衬底上形成第一台阶；
去除第二薄膜，以第一薄膜为掩膜刻蚀衬底，在衬底上形成第二台阶；
去除第一薄膜。
2.根据权利要求1所述的多层深台阶的形成方法，其特征在于：所述第一薄膜的材料为氧化硅或氮化硅或氮化钛或氧化铝。
3.根据权利要求1所述的多层深台阶的形成方法，其特征在于：所述第二薄膜的材料为为氧化硅或氮化硅或氮化钛或氧化铝。
4.根据权利要求1所述的多层深台阶的形成方法，其特征在于：在去除第一光刻胶的步骤之后、沉积第二薄膜的步骤之前，还包括在上述结构表面沉积一层缓冲层；并且
所述刻蚀去除第二窗口内的第二薄膜的步骤包括刻蚀去除第二窗口内的第二薄膜和缓冲层；
所述去除第二薄膜的步骤包括去除第二薄膜和缓冲层。
5.根据权利要求4所述的多层深台阶的形成方法，其特征在于：所述缓冲层的材料为硼磷硅玻璃或磷硅玻璃。
6.根据权利要求1所述的多层深台阶的形成方法，其特征在于：所述第一台阶的深度为1μm-100μm。
7.根据权利要求1所述的多层深台阶的形成方法，其特征在于：所述第二台阶的深度为1μm-100μm。
8.根据权利要求1所述的多层深台阶的形成方法，其特征在于：所述第一薄膜和第二薄膜沉积采用化学气相淀积方式或溅射方式。
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