專利名稱：一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)是微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)應(yīng)用最早且最為活躍的領(lǐng)域之一，典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括數(shù)字光投影、全彩色數(shù)字顯示、可調(diào)光源及傳感器、光纖光開(kāi)關(guān)、自由空間通信
坐寸ο微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用在光學(xué)領(lǐng)域有其特有的優(yōu)勢(shì)。由于光子幾乎沒(méi)有質(zhì)量， 并且施加在微結(jié)構(gòu)上的力很小，而硅微加工所形成的器件只和這些光子有相互作用，所以它們?cè)诠鈱W(xué)應(yīng)用上非常合適。而且，光微電子機(jī)械系統(tǒng)的封裝也相對(duì)簡(jiǎn)單，只要將光微電子機(jī)械系統(tǒng)部件密封在透光的外殼內(nèi)保證它們不收粒子、氣流、直接接觸等環(huán)境因素的干擾即可。當(dāng)然，把微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到光學(xué)領(lǐng)域也面臨一些挑戰(zhàn)。例如在微機(jī)械部件上制備拋光平滑的鏡面通常是比較困難的；又比如一些大尺寸的刻蝕過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很難去除的化合物，致使必須采用特殊的工藝處理。在光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，光波導(dǎo)是最常見(jiàn)的器件之一，不同于IC生產(chǎn)線上常見(jiàn)的其他器件，它一般在某一方向上具有更大的尺度，甚至長(zhǎng)度在IOmm以上，但其他方向尺度為微米甚至納米量級(jí)。在這些一維大尺度器件的刻蝕過(guò)程中，往往會(huì)留下一些殘留物或產(chǎn)生一些聚合物。這些殘留物或聚合物無(wú)法通過(guò)普通的清洗步驟去除干凈，會(huì)影響后續(xù)工藝的正常進(jìn)行，甚至?xí)?dǎo)致不可接受的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，以形成一維大尺度器件，同時(shí)去除在刻蝕過(guò)程中留下的殘留物和聚合物。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟在襯底上沉積一層阻擋層；涂覆第一光刻膠，光刻形成第一窗口 ；刻蝕第一窗口內(nèi)的阻擋層，去除第一光刻膠；涂覆第二光刻膠，光刻形成第二窗口，所述第二窗口與第一窗口位置相對(duì)應(yīng)且寬度小于第一窗口；刻蝕第二窗口內(nèi)的襯底，在襯底上得到第一臺(tái)階，去除第二光刻膠；以阻擋層為掩膜刻蝕襯底，在襯底上得到第二臺(tái)階；去除阻擋層。作為優(yōu)選在去除第二光刻膠后，還包括以下步驟
在襯底上通過(guò)熱反應(yīng)形成犧牲層；濕法刻蝕去除犧牲層。作為優(yōu)選所述襯底的材料為硅或鍺。作為優(yōu)選所述阻擋層的材料為氧化物或氮化物或氮氧化物。作為優(yōu)選所述阻擋層為單層或多層。作為優(yōu)選所述犧牲層的材料為氧化物或氮化物或氮氧化物。作為優(yōu)選所述第一臺(tái)階的高度為O. 01-100微米。作為優(yōu)選所述第二臺(tái)階的高度為O. 01-100微米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用阻擋層和光刻膠作為臺(tái)階形成的刻蝕阻擋層形成多級(jí)臺(tái)階，臺(tái)階的高度能達(dá)到微米量級(jí)甚至納米量級(jí)，從而提高了一維大尺度器件的性能，工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)采用犧牲層，去除刻蝕過(guò)程中產(chǎn)生的殘留物和聚合物。


圖I是本發(fā)明一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖。圖2a_21是本發(fā)明一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法中各個(gè)工藝步驟的剖面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖不是按照等比例繪制，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及臺(tái)階的三維空間尺寸。圖I示出了本發(fā)明一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖。請(qǐng)參閱圖I所示，在本實(shí)施例中，一種一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟在步驟101中，如圖2a所示，在襯底200上沉積一層阻擋層201，所述襯底200的材料為硅或鍺，也可以是其他半導(dǎo)體材料。所述阻擋層201的材料為氧化物或氮化物或氮氧化物，例如二氧化硅或氮化硅等對(duì)襯底具有高刻蝕選擇比的材料，阻擋層201為單層或?yàn)槎鄬樱辉诓襟E102中，如圖2b所示，涂覆第一光刻膠202，如圖2c所示，光刻形成第一窗口 202a ；在步驟103中，如圖2d所示，刻蝕第一窗口 202a內(nèi)的阻擋層201，去除第一光刻膠 202，剩余的阻擋層201作為后續(xù)刻蝕的掩膜；在步驟104中，如圖2e所示，涂覆第二光刻膠203，如圖2f所示，光刻形成第二窗口 203a，所述第二窗口 203a與第一窗口 202a的位置相對(duì)應(yīng)且寬度小于第一窗口 202a ；在步驟105中，如圖2g所示，刻蝕第二窗口 203a內(nèi)的襯底200，在襯底上得到第一臺(tái)階204，如圖2h所示，去除第二光刻膠203 ;所述第一臺(tái)階204的高度hi為O. 01-100微米，例如O. 2微米、I微米、8微米和20微米。在多級(jí)臺(tái)階的形成過(guò)程中,刻蝕過(guò)程中容易在臺(tái)階的側(cè)壁形成殘留物和聚合物，在刻蝕后會(huì)形成硅或鍺的殘留，對(duì)刻蝕形貌產(chǎn)生致命的影響。因此，在去除第二光刻膠后，還可選擇地采用以下步驟，如圖2i所示，在襯底200上熱反應(yīng)一層犧牲層205，如熱氧化過(guò)程，如果采用硅材料作為襯底，則熱氧化形成氧化硅，在隨后去除氧化硅的過(guò)程中，同時(shí)去除殘留物和聚合物，如圖2j所示，濕法刻蝕去除犧牲層 205 ;所述犧牲層205的材料為氧化物或氮化物或氮氧化物，例如二氧化硅或氮化硅；在步驟106中，如圖2k所示，以阻擋層201為掩膜刻蝕襯底200，在襯底200上形成第二臺(tái)階206，第一臺(tái)階204在刻蝕過(guò)程中同步向下刻蝕相同深度，所述第二臺(tái)階206的高度h2為O. 01-100微米，例如O. I微米、O. 5微米、4微米和5微米；在步驟107中，如圖21所示，去除阻擋層201，由此得到襯底200上的多級(jí)臺(tái)階。本發(fā)明采用一層阻擋層和多次光刻工藝，在襯底上形成多級(jí)臺(tái)階，臺(tái)階的高度能達(dá)到微米量級(jí)甚至納米量級(jí)，從而提高了一維大尺度器件的性能，還采用犧牲層去除在刻蝕過(guò)程中的殘留物和聚合物。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟在襯底上沉積一層阻擋層；涂覆第一光刻膠，光刻形成第一窗口 ；刻蝕第一窗口內(nèi)的阻擋層，去除第一光刻膠；涂覆第二光刻膠，光刻形成第二窗口，所述第二窗口與第一窗口位置相對(duì)應(yīng)且寬度小于第一窗口；刻蝕第二窗口內(nèi)的襯底，在襯底上得到第一臺(tái)階，去除第二光刻膠；以阻擋層為掩膜刻蝕襯底，在襯底上得到第二臺(tái)階；去除阻擋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在去除第二光刻膠后，還包括以下步驟在襯底上通過(guò)熱反應(yīng)形成犧牲層；濕法刻蝕去除犧牲層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述襯底的材料為硅或鍺。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述阻擋層的材料為氧化物或氮化物或氮氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述阻擋層為單層或多層。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述犧牲層的材料為氧化物或氮化物或氮氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述第一臺(tái)階的高度為0.01-100微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述第二臺(tái)階的高度為0.01-100微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一維大尺度多級(jí)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟在襯底上沉積一層阻擋層；涂覆第一光刻膠，光刻形成第一窗口；刻蝕第一窗口內(nèi)的阻擋層，去除第一光刻膠；涂覆第二光刻膠，光刻形成第二窗口，所述第二窗口與第一窗口位置相對(duì)應(yīng)且寬度小于第一窗口；刻蝕第二窗口內(nèi)的襯底，在襯底上得到第一臺(tái)階，去除第二光刻膠；以阻擋層為掩膜刻蝕襯底，在襯底上得到第二臺(tái)階；去除阻擋層。本發(fā)明采用一層阻擋層和多次光刻工藝，在襯底上形成多級(jí)臺(tái)階，臺(tái)階的高度能達(dá)到微米量級(jí)甚至納米量級(jí)，從而提高了一維大尺度器件的性能，本發(fā)明還采用犧牲層去除在刻蝕過(guò)程中的殘留物和聚合物。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102583225SQ20121006111
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者劉縱曙, 張挺, 張艷紅, 陳健 申請(qǐng)人:上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司