在襯底上制備多級臺階的方法
【專利摘要】一種在襯底上制備多級臺階的方法，包括：在襯底上生長掩膜層；旋涂第一層光刻膠，刻蝕在掩膜層上得到第一溝槽；在第一溝槽內(nèi)的掩膜層上旋涂第二層光刻膠，刻蝕在掩膜層得到第二溝槽；依據(jù)所需的臺階級數(shù)重復(fù)上述光刻和刻蝕的步驟，在第二溝槽內(nèi)的掩膜層上依次得到多個刻蝕溝槽，最后一個溝槽直接刻蝕到襯底的表面；去除最后一次刻蝕掩膜的殘余光刻膠，以掩膜層上的多級臺階為掩膜，一次性將掩膜層上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上，采用濕法腐蝕的方法去除殘余的掩膜層，完成襯底上的多級臺階制備。本發(fā)明是在同種襯底材料上制備多級臺階，避免了異質(zhì)多級臺階中的粘附性問題和高臺階難以制備的問題，同時也大大降低了工藝流程的復(fù)雜性。
【專利說明】在襯底上制備多級臺階的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子工藝領(lǐng)域，特別涉及一種在襯底上制備多級臺階的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在微電子器件的制備過程中為實現(xiàn)某些特殊的功能有時需要形成多級臺階結(jié)構(gòu)，如MEMS器件等。對于這種多級臺階結(jié)構(gòu)有多種制備方法，其通常的制備方法如下:1)依次生長多層異質(zhì)材料的薄膜，對這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的臺階可以通過剝離的工藝制備，也可以通過干法刻蝕的工藝制備。2)在同一種材料上制備多級臺階結(jié)構(gòu)，采用多次光刻和刻蝕、多次生長掩膜的方法，即刻蝕完一級臺階之后生長下一級待刻蝕臺階的掩膜層，然后再進行下一級的刻蝕。
[0003]方法I在高臺階和粘附性方面存在缺陷。當要求臺階高度較高時，如幾十微米，則需要生長很厚的薄膜，而微米級厚度的薄膜生長很費時間且成本極大，不切實際；此外，不同種材料之間的粘附性差異極大，當相鄰兩種材料之間的粘附性較差時極易出現(xiàn)薄膜的脫落。
[0004]方法2的主要缺陷有三點，I)對于臺階較深時，在旋涂光刻膠方面存在嚴重的涂膠不均勻的現(xiàn)象，對于較深的溝槽，其曝光和顯影方面也存在困難，極易造成光刻失敗。2)在刻蝕多級臺階的過程中要多次生長掩膜層，其生長的掩膜層存在臺階覆蓋的問題，當臺階較深或掩膜層較薄或掩膜層臺階覆蓋能力較差時，在臺階邊沿處極易出現(xiàn)掩膜斷口。在斷口處由于掩膜脫落等原因會造成掩膜覆蓋不全，因此會嚴重影響刻蝕形貌。3)方法2需要多次生長掩膜和多次去除殘余掩膜，如果掩膜覆蓋能力較差時還需要生長粘附性緩沖層，工藝流程復(fù)雜，成本高，且極易造成樣片污染或形貌損壞，引入失敗因素的風險極大。
[0005]本發(fā)明針對多級臺階的制備問題，提出了一種新的工藝方法，即在同一種襯底材料I上刻蝕多級臺階。方法如下:在襯底I上一次性生長同種材料的掩膜層2，通過逐次光刻和刻蝕的方法，在掩膜層上刻蝕出所需的多級掩膜溝槽，然后再采用干法刻蝕工藝一次性在襯底材料上刻蝕出所需的多級臺階。該方法工藝流程簡單，且有效避免了上述方法中出現(xiàn)的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種襯底上制備多級臺階的方法，其是在同種襯底材料上制備多級臺階，避免了異質(zhì)多級臺階中的粘附性問題和高臺階難以制備的問題，同時也大大降低了工藝流程的復(fù)雜性。
[0007]本發(fā)明提供一種在襯底上制備多級臺階的方法，包括以下步驟:
[0008]I)在襯底上生長掩膜層；
[0009]2)旋涂第一層光刻膠，采用常規(guī)光刻工藝進行光刻，通過干法刻蝕在掩膜層上得到第一溝槽；
[0010]3)去除殘余的光刻膠，在第一溝槽內(nèi)的掩膜層上旋涂第二層光刻膠，采用常規(guī)光刻工藝進行第二次光刻，通過干法刻蝕在掩膜層得到第二溝槽，第二溝槽嵌套在第一溝槽內(nèi)；
[0011]4)依據(jù)所需的臺階級數(shù)重復(fù)上述光刻和刻蝕的步驟，在第二溝槽內(nèi)的掩膜層上依次得到多個刻蝕溝槽，其中每一溝槽的寬度逐級縮小，下一級溝槽嵌套在上一級溝槽之內(nèi)，在掩膜層上形成多級掩膜臺階，最后一個溝槽直接刻蝕到襯底的表面；
[0012]5)去除最后一次刻蝕掩膜的殘余光刻膠，采用干法刻蝕技術(shù)刻蝕襯底，以掩膜層上的多級臺階為掩膜，一次性將掩膜層上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上，采用濕法腐蝕的方法去除殘余的掩膜層，完成襯底上的多級臺階制備。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，其可在同種襯底材料上一次性制備出多級臺階，避免了異質(zhì)多級臺階中的粘附性問題和高臺階難以制備的問題；降低了對光刻工藝的要求；同時也大大降低了工藝流程的復(fù)雜性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實施例及附圖詳細說明如后，其中:
[0015]圖1為掩膜層多級刻蝕溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為襯底上形成的多級刻蝕臺階的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]請參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明提供一種在襯底上制備多級臺階的方法，包括以下步驟:
[0018]I)在襯底I上生長掩膜層2，該襯底I的材料為硅、碳化硅或氮化鎵，所述掩膜層2的材料為二氧化硅、氮化硅或金屬；
[0019]2)旋涂第一層光刻膠，采用常規(guī)光刻工藝進行光刻，通過干法刻蝕在掩膜層2上得到第一溝槽21 ；
[0020]3)去除殘余的光刻膠，在第一溝槽21內(nèi)的掩膜層2上旋涂第二層光刻膠，采用常規(guī)光刻工藝進行第二次光刻，通過干法刻蝕在掩膜層2得到第二溝槽22，第二溝槽22嵌套在第一溝槽21內(nèi)；
[0021]4)依據(jù)所需的臺階級數(shù)重復(fù)上述光刻和刻蝕的步驟，在第二溝槽22內(nèi)的掩膜層2上依次得到多個刻蝕溝槽，其中每一溝槽的寬度逐級縮小，下一級溝槽嵌套在上一級溝槽之內(nèi)，在掩膜層上形成多級掩膜臺階，最后一個溝槽2η直接刻蝕到襯底I的表面，該每一級掩膜溝槽的深度為1nm-1O μ m ；
[0022]5)去除最后一次刻蝕掩膜的殘余光刻膠，采用干法刻蝕技術(shù)刻蝕襯底1，以掩膜層2上的多級臺階為掩膜，一次性將掩膜層2上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底I上，完成襯底上的多級臺階制備。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有多級臺階制備工藝相比有如下優(yōu)勢:1)在同種襯底材料I上制備多級臺階，避免了異質(zhì)多級臺階中的粘附性問題和高臺階難以制備的問題，同時也大大降低了工藝流程的復(fù)雜性。2)采用同種材料掩膜層2做掩膜，通過多次光刻的方法在掩膜層2上刻蝕形成多級的掩膜層。相比于現(xiàn)有的方法，在多層掩膜層的制備方面大大降低了工藝的復(fù)雜性，減少了工藝流程，同時由于掩膜層上的多級臺階高度相比于襯底上的臺階均很低，在光刻工藝中不會出現(xiàn)涂膠不均勻、光刻膠覆蓋不全等問題，因而本發(fā)明避免了現(xiàn)有方法中的光刻問題和高臺階覆蓋問題。3)減少了總體工藝流程的步驟，省掉了現(xiàn)有方法在刻蝕襯底臺階的過程中生長粘附性緩沖層、掩膜層和去除殘余掩膜層的工藝步驟。大大降低了在這些工藝流程中引入污染和損壞的風險。4)刻蝕臺階的高度及掩膜層的厚度可依據(jù)刻蝕工藝的刻蝕選擇比來設(shè)計，同時也可以通過調(diào)節(jié)刻蝕工藝條件，改變刻蝕選擇比，得到所需要的刻蝕臺階，方法靈活多樣，可選擇性強。
[0024]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種在襯底上制備多級臺階的方法，包括以下步驟: 1)在襯底上生長掩膜層； 2)旋涂第一層光刻膠，采用常規(guī)光刻工藝進行光刻，通過干法刻蝕在掩膜層上得到第一溝槽； 3)去除殘余的光刻膠，在第一溝槽內(nèi)的掩膜層上旋涂第二層光刻膠，采用常規(guī)光刻工藝進行第二次光刻，通過干法刻蝕在掩膜層得到第二溝槽，第二溝槽嵌套在第一溝槽內(nèi)； 4)依據(jù)所需的臺階級數(shù)重復(fù)上述光刻和刻蝕的步驟，在第二溝槽內(nèi)的掩膜層上依次得到多個刻蝕溝槽，其中每一溝槽的寬度逐級縮小，下一級溝槽嵌套在上一級溝槽之內(nèi)，在掩膜層上形成多級掩膜臺階，最后一個溝槽直接刻蝕到襯底的表面； 5)去除最后一次刻蝕掩膜的殘余光刻膠，采用干法刻蝕技術(shù)刻蝕襯底，以掩膜層上的多級臺階為掩膜，一次性將掩膜層上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上，采用濕法腐蝕的方法去除殘余的掩膜層，完成襯底上的多級臺階制備。
2.如權(quán)利要求1所述的在襯底上制備多級臺階的方法，其中襯底的材料為硅、碳化硅或氮化鎵。
3.如權(quán)利要求1所述的在襯底上制備多級臺階的方法，其中掩膜層的材料為二氧化硅、氮化硅或金屬。
4.如權(quán)利要求1所述的在襯底上制備多級臺階的方法，其中每一級掩膜溝槽的深度為1nm-1O μm0
【文檔編號】B81C1/00GK104445051SQ201410720797
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】楊健, 司朝偉, 韓國威, 寧瑾, 趙永梅, 梁秀琴, 王曉東, 楊富華 申請人:中國科學院半導體研究所