專利名稱：深硅刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體、MEMS器件加工領(lǐng)域，尤其涉及一種減小深硅刻蝕中根據(jù)開口尺寸差異導(dǎo)致側(cè)壁形貌變化的新方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體、MEMS(微機(jī)電系統(tǒng),Micro-Electro-Mechanical Systems)器件技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于微納米加工技術(shù)的不斷進(jìn)步。隨著高深寬比干法刻蝕技術(shù)的普遍采用與不斷發(fā)展，體硅MEMS器件也得到了越來越廣泛的應(yīng)用；然而很多體硅MEMS器件都擁有不同尺寸的結(jié)構(gòu)，受到博世(BOSCH)工藝的micro loading (微負(fù)載)效應(yīng)影響,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)釋放時(shí)僅僅能保證某一種尺寸結(jié)構(gòu)的側(cè)壁陡直度，對(duì)于體硅MEMS器件的性能有著較大的影響。雖然可以通過調(diào)整刻蝕工藝參數(shù)來減小博世(BOSCH)工藝的micro loading效應(yīng)，但 是對(duì)于尺寸相差較大的結(jié)構(gòu)，側(cè)壁陡直度依然有著很嚴(yán)重的偏差，嚴(yán)重影響刻蝕工藝效果。隨著光刻版圖形中溝槽的寬度的增加，受博世(BOSCH)工藝的micro loading效應(yīng)的影響。對(duì)于設(shè)計(jì)寬度為20 μ m的溝槽刻蝕后上開口的尺寸和底部寬度尺寸相差達(dá)2 μ m以上，參圖3所示；對(duì)于設(shè)計(jì)寬度為10 μ m的溝槽刻蝕后上開口的尺寸和底部寬度尺寸相差達(dá)I μπι左右，陡直度偏差顯著，參圖4所示。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種深硅刻蝕方法，解決深硅刻蝕工藝造成陡直度偏差的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
本發(fā)明公開了一種深硅刻蝕方法，包括
Si、設(shè)計(jì)光刻版圖形，該光刻版圖形具有不同寬度的溝槽，利用細(xì)線條沿所述溝槽的寬度方向?qū)λ鰷喜圻M(jìn)行分割，并使得分割后所有溝槽的寬度相同；s2、根據(jù)設(shè)計(jì)的光刻版圖形在待加工樣品上形成掩膜；
S3、在掩膜下對(duì)待加工樣品進(jìn)行深硅ICP刻蝕，同時(shí)刻蝕掉所述細(xì)線條形成的掩膜部分。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述細(xì)線條的寬度小于或等于所述被分割溝槽的寬度的 1/10。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述細(xì)線條的寬度小于等于2微米。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述掩膜為二氧化硅層。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述掩膜為光刻膠。本發(fā)明還公開了一種深硅刻蝕方法，包括
Si、設(shè)計(jì)光刻版圖形，該光刻版圖形具有溝槽，利用細(xì)線條沿所述溝槽的寬度方向?qū)λ鰷喜圻M(jìn)行分割，并使得分割后所有溝槽的寬度相同；s2、根據(jù)設(shè)計(jì)的光刻版圖形在待加工樣品上形成掩膜；S3、在掩膜下對(duì)待加工樣品進(jìn)行深硅ICP刻蝕，同時(shí)刻蝕掉所述細(xì)線條形成的掩膜部分。本發(fā)明的深硅刻蝕方法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明其實(shí) 施所具的突出效果經(jīng)過該抑制方法處理后，能有效減小深硅刻蝕中由于溝槽寬度尺寸較大的差異導(dǎo)致側(cè)壁形貌變化，將側(cè)壁陡直度偏差控制在Iym之內(nèi)。


為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中光刻板圖形設(shè)計(jì)示意 圖2所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中刻蝕22 μ m溝槽的成品效果示意 圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕20 μ m溝槽的成品效果示意 圖4所示為現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕10 μ m溝槽的成品效果示意圖。
具體實(shí)施例方式為適應(yīng)半導(dǎo)體、MEMS器件應(yīng)用發(fā)展所需，為了有效克服深硅刻蝕中BOSCH工藝的micro loading效應(yīng)影響,提高釋放時(shí)圖形整體尺寸的陸直度。本發(fā)明提出了一種深娃刻蝕方法。本發(fā)明的深硅刻蝕方法，特別適用于被刻蝕的圖形有多種寬度尺寸且相差較大的情況。周知地，該深硅刻蝕的工藝包括I設(shè)計(jì)光刻版圖形，II根據(jù)設(shè)計(jì)的光刻版圖形在待加工樣品上形成掩膜，III在掩膜下對(duì)待加工樣品進(jìn)行深硅ICP (電感等離子體)刻蝕，形成所需結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明所述的深硅刻蝕方法是針對(duì)其中若干步驟提出改善措施，從而使得刻蝕后的溝槽側(cè)壁陡直度得以較好地維持。本發(fā)明的深硅刻蝕方法，也適用于具有相同寬度尺寸溝槽的圖形，還適用于只有一個(gè)溝槽的圖形。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種深硅刻蝕方法，包括
Si、設(shè)計(jì)光刻版圖形，該光刻版圖形具有不同寬度的溝槽，利用細(xì)線條沿所述溝槽的寬度方向?qū)λ鰷喜圻M(jìn)行分割，并使得分割后所有溝槽的寬度相同；s2、根據(jù)設(shè)計(jì)的光刻版圖形在待加工樣品上形成掩膜；
S3、在掩膜下對(duì)待加工樣品進(jìn)行深硅ICP刻蝕，同時(shí)刻蝕掉所述細(xì)線條形成的掩膜部分。本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種深硅刻蝕方法，包括
Si、設(shè)計(jì)光刻版圖形，該光刻版圖形具有溝槽，利用細(xì)線條沿所述溝槽的寬度方向?qū)λ鰷喜圻M(jìn)行分割，并使得分割后所有溝槽的寬度相同；s2、根據(jù)設(shè)計(jì)的光刻版圖形在待加工樣品上形成掩膜；
S3、在掩膜下對(duì)待加工樣品進(jìn)行深硅ICP刻蝕，同時(shí)刻蝕掉所述細(xì)線條形成的掩膜部分。
上述深硅刻蝕方法能有效減小深硅刻蝕中由于溝槽寬度尺寸較大的差異導(dǎo)致側(cè)壁形貌變化，將側(cè)壁陡直度偏差控制在I μ m之內(nèi)。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。深硅刻蝕方法主要體現(xiàn)在兩個(gè)關(guān)鍵的方面。首先在電腦上使用L-EDIT版圖設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行光刻版設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)所需器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)溝槽寬度及結(jié)構(gòu)所需刻蝕深度設(shè)計(jì)細(xì)線條并以細(xì)線條插入寬度較大的溝槽之中，通常細(xì)線條的寬度小于或等于被分割溝槽的寬度的1/10，且細(xì)線條的寬度小于等于2微米；其次，根據(jù)溝槽圖形的寬度尺寸和刻蝕深度來決定刻蝕工藝(刻蝕工藝應(yīng)通過試驗(yàn)并可以滿足最小溝槽的刻蝕形貌及深度要求)，比較優(yōu)選的是各向同性刻蝕的博世(BOSCH)刻蝕工藝。概括來說即將光刻版圖形中溝槽的寬度尺寸均勻化，并通過刻蝕將用于尺寸均勻化的細(xì)線條去除。 如圖I所示的光刻版圖形設(shè)計(jì)示意圖中，以一條寬度為2μπι的細(xì)線條3將需要刻蝕的22 μ m溝槽2分為兩個(gè)寬度為10 μ m的較窄槽21和22。其中左側(cè)為圖形設(shè)計(jì)所需單獨(dú)的一條10 μ m溝槽I ;右側(cè)為圖形設(shè)計(jì)所需單獨(dú)22 μ m溝槽2，圖中網(wǎng)格部分為無掩膜區(qū)域。參照這樣設(shè)計(jì)的光刻板圖形，通過光刻方法(即旋膠、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜等一系列步驟)在樣品表面形成掩膜。再對(duì)待加工樣品在掩膜下進(jìn)行深硅ICP刻蝕(B0SCH刻蝕工藝)，刻蝕深度在80 μ m左右。刻蝕后的圖形參圖2，圖示中開口相比設(shè)計(jì)圖形偏大是由于BOSCH工藝的側(cè)蝕導(dǎo)致的，但圖示可見所形成的溝槽側(cè)壁上下開口相差被控制在0.5μπι以內(nèi)。上述深硅刻蝕工藝中，所用的掩膜為光刻膠，當(dāng)然其也可以是等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相外延(PECVD)生長(zhǎng)的二氧化硅層。從另一實(shí)施例來看，在圖3所示的20μπι溝槽中，如果采用本發(fā)明的抑制方法，將20 μ m溝槽設(shè)計(jì)為兩個(gè)相互間隔I μ m的9. 5 μ m溝槽，再對(duì)其進(jìn)行深硅刻蝕，則所形成的產(chǎn)品圖形的側(cè)壁形貌將相對(duì)未采用本方法的刻蝕具有更好的陡直度性能。綜上，本發(fā)明利用圖形設(shè)計(jì)將大尺寸結(jié)構(gòu)分割成兩個(gè)或多個(gè)小尺寸結(jié)構(gòu)，然后利用BOSCH工藝的各向同性刻蝕將起分割作用的細(xì)線條去除，這樣能有效避免了 microloading效應(yīng)，也避免了對(duì)不同尺寸結(jié)構(gòu)側(cè)壁陡直度的影響。對(duì)于擁有不同結(jié)構(gòu)的MEMS體硅器件有著尤其明顯的作用。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上所述僅是本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種深娃刻蝕方法,其特征在于,包括 Si、設(shè)計(jì)光刻版圖形，該光刻版圖形具有不同寬度的溝槽，利用細(xì)線條沿所述溝槽的寬度方向?qū)λ鰷喜圻M(jìn)行分割，并使得分割后所有溝槽的寬度相同；s2、根據(jù)設(shè)計(jì)的光刻版圖形在待加工樣品上形成掩膜； S3、在掩膜下對(duì)待加工樣品進(jìn)行深硅ICP刻蝕，同時(shí)刻蝕掉所述細(xì)線條形成的掩膜部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的深硅刻蝕方法，其特征在于所述細(xì)線條的寬度小于或等于所述被分割溝槽的寬度的1/10。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的深硅刻蝕方法，其特征在于所述細(xì)線條的寬度小于等于2微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的深硅刻蝕方法，其特征在于所述掩膜為二氧化硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的深硅刻蝕方法，其特征在于所述掩膜為光刻膠。
6.—種深娃刻蝕方法,其特征在于,包括 Si、設(shè)計(jì)光刻版圖形，該光刻版圖形具有溝槽，利用細(xì)線條沿所述溝槽的寬度方向?qū)λ鰷喜圻M(jìn)行分割，并使得分割后所有溝槽的寬度相同；s2、根據(jù)設(shè)計(jì)的光刻版圖形在待加工樣品上形成掩膜； S3、在掩膜下對(duì)待加工樣品進(jìn)行深硅ICP刻蝕，同時(shí)刻蝕掉所述細(xì)線條形成的掩膜部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深硅刻蝕方法，包括s1、設(shè)計(jì)光刻版圖形，該光刻版圖形具有不同寬度的溝槽，利用細(xì)線條沿所述溝槽的寬度方向?qū)λ鰷喜圻M(jìn)行分割，并使得分割后所有溝槽的寬度相同；s2、根據(jù)設(shè)計(jì)的光刻版圖形在待加工樣品上形成掩膜；s3、在掩膜下對(duì)待加工樣品進(jìn)行深硅ICP刻蝕，同時(shí)刻蝕掉所述細(xì)線條形成的掩膜部分。通過本發(fā)明技術(shù)方案的應(yīng)用，能有效減小深硅刻蝕中由于溝槽寬度尺寸較大的差異導(dǎo)致側(cè)壁形貌變化，將側(cè)壁陡直度偏差控制在1μm之內(nèi)。
文檔編號(hào)G03F7/00GK102800567SQ201210307648
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者付思齊, 時(shí)文華, 王敏銳, 張寶順 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所