在腔体内形成膜层的方法及电子器件的制备方法转让专利
申请号 : CN202111224075.4
文献号 : CN113651292B
文献日 : 2022-01-28
发明人 : 王红海 , 徐达武
申请人 : 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种在腔体内形成膜层的方法,其特征在于,包括:提供衬底,并在所述衬底上形成无机材料层,所述无机材料层中开设有开口,并且所述衬底暴露于所述开口的部分中形成有腔体;其中,所述无机材料层中的开口的形成方法包括:在所述无机材料层上形成图形化的第一光刻胶层,并以所述图形化的第一光刻层为掩模刻蚀所述无机材料层,以在所述无机材料层中形成所述开口,所述开口的侧壁为更面向衬底方向的倾斜侧壁,以得到上窄下宽的开口;
淀积薄膜层,所述薄膜层覆盖所述腔体的表面和所述无机材料层;以及,刻蚀去除所述无机材料层,以去除所述无机材料层上的薄膜层,并保留位于所述腔体内的薄膜层,在刻蚀去除所述无机材料层时蚀刻剂经由所述开口的侧壁侵蚀所述无机材料层。
2.如权利要求1所述的在腔体内形成膜层的方法,其特征在于,所述腔体的形成方法包括:
以所述衬底上的所述无机材料层为掩模刻蚀暴露于所述开口内的衬底部分,以形成所述腔体。
3.如权利要求2所述的在腔体内形成膜层的方法,其特征在于,所述无机材料层中的所述开口的侧壁为更面向衬底方向的倾斜侧壁,以及通过湿法刻蚀工艺刻蚀所述衬底以形成所述腔体。
4.如权利要求1所述的在腔体内形成膜层的方法,其特征在于,所述腔体的侧壁为倾斜侧壁,所述薄膜层覆盖所述腔体的底表面和侧壁。
5.如权利要求1所述的在腔体内形成膜层的方法,其特征在于,所述无机材料层的顶表面上还形成有多个上窄下宽的释放孔,并且所述释放孔的深度大于所述薄膜层的厚度,以在淀积所述薄膜层时使所述释放孔的至少部分侧壁暴露出,以及刻蚀去除所述无机材料层时,蚀刻剂经由所述释放孔侵蚀所述无机材料层。
6.如权利要求5所述的在腔体内形成膜层的方法,其特征在于,所述释放孔的形成方法包括:在所述无机材料层上形成图形化的第二光刻胶层,所述第二光刻胶层中形成有上窄下宽的掩模窗口,并以所述第二光刻胶层为掩模刻蚀所述无机材料层,以在所述无机材料层的顶表面中形成所述释放孔。
7.如权利要求1所述的在腔体内形成膜层的方法,其特征在于,所述薄膜层为金属层。
8.一种电子器件的制备方法,其特征在于,包括:利用如权利要求1‑7任一项所述的形成膜层的方法在第一衬底的腔体内形成薄膜层,所述薄膜层构成吸气层。
9.如权利要求8所述的电子器件的制备方法,其特征在于,还包括:将所述第一衬底封盖在具有元件的第二衬底上,以将所述第二衬底中的元件密封于所述腔体内。
10.如权利要求9所述的电子器件的制备方法,其特征在于,所述第二衬底中的元件包括MEMS元件。
说明书 :
在腔体内形成膜层的方法及电子器件的制备方法
技术领域
背景技术
要的部分,并使保留的部分形成所需要的图案结构。目前,针对半导体领域内所采用多种材
料而言,其部分材料不易通过刻蚀反应实现图形化,为此,现有工艺中一般采用光刻胶的剥
离工艺(Lift Off)工艺来定义图形。
在光刻胶的涂覆过程中,胶体容易在腔体的边缘位置发生坍塌,而使得腔体的边缘暴露于
光刻胶之外,进而导致定义出的膜层图形还延伸出腔体而形成在腔体的外围,影响所制备
出的膜层的图形精度。
发明内容
中形成有腔体;其中,所述无机材料层中的开口的形成方法包括:在所述无机材料层上形成
图形化的第一光刻胶层,并以所述图形化的光刻层为掩模刻蚀所述无机材料层,以在所述
无机材料层中形成所述开口;淀积薄膜层,所述薄膜层覆盖所述腔体的表面和所述无机材
料层;以及,刻蚀去除所述无机材料层,以去除所述无机材料层上的薄膜层,并保留位于所
述腔体内的薄膜层。
壁暴露出,以及刻蚀去除所述无机材料层时,蚀刻剂经由所述释放孔侵蚀所述无机材料层。
刻蚀所述无机材料层,以在所述无机材料层的顶表面中形成所述释放孔。
所定义出的图形精度,避免产生例如光刻胶层容易出现的在腔体边缘覆盖不佳的问题,使
得所定义出的膜层区域能够控制在腔体区域之内,而不会延伸至腔体之外。并且,相对于光
刻胶层而言,无机材料层还可以承受更高的温度,从而一定程度的缓解了光刻胶不耐高温
而使制程温度受到限制的问题,大大提高了制程工艺的灵活性。
附图说明
30/300‑薄膜层;400‑第二衬底;510‑第二光刻胶层;520‑第一光刻胶层。
具体实施方式
成膜层时,还将导致所定义出的膜层容易漂移出腔体之外,而影响膜层的图形精度。
10a。其中,在以第一光刻胶层21为掩模刻蚀衬底10时,容易导致第一光刻胶层21在刻蚀过
程中产生大量的消耗和变形,为此,即需要去除所述第一光刻胶层21,并形成第二光刻胶
层。
腔体10a,以定义出后续需形成的膜层图形。然而如图2所示,所述第二光刻胶层22在腔体
10a的外边缘的覆盖性能不佳,使得腔体10a的外边缘暴露于第二光刻胶层之外。
胶层暴露出,从而使得腔体的外边缘上的薄膜材料难以被去除而造成残留(如图3中的虚线
框所示),形成类似剑影的缺陷。
方法中由于光刻胶层的存在而导致所执行的工艺受到限制。具体可参考图4所示,本发明提
供的一种在腔体内形成膜层的方法可包括如下步骤。
层的过程中的结构示意图。根据下面说明,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附
图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实
施例的目的。应当认识到,附图中所示的诸如“上方”,“下方”,“顶部”,“底部”,“上方”和“下
方”之类的相对术语可用于描述彼此之间的各种元件的关系。这些相对术语旨在涵盖除附
图中描绘的取向之外的元件的不同取向。例如,如果装置相对于附图中的视图是倒置的,则
例如描述为在另一元件“上方”的元件现在将在该元件下方。
的部分中形成有腔体100a。
着无机材料层的去除而相应的被去除,进而可选择性将薄膜层形成在所述腔体100a内。
时,即可利用所述刻蚀停止层120进行刻蚀阻挡,实现对无机材料层200的刻蚀工艺的精确
控制,并可避免对其下方的膜层造成影响。其中,所述刻蚀停止层120的材料例如包括氮化
硅,所述刻蚀停止层120可具体为氮化硅层。
键合垫130的材料具体可包括金属材料,所述金属材料例如包括铝、锗等金属。本实施例中,
所述键合垫130的顶部暴露于所述刻蚀停止层120,并高出于所述刻蚀停止层120的顶表面;
以及,所述键合垫130的底部嵌入至所述刻蚀停止层120内,并且还可进一步嵌入至所述衬
垫层110内,以提高所述键合垫130在所述衬底100上的粘附性能。
层200,并在所述无机材料层200上形成图形化的光刻胶层(如图8所示的第一光刻胶层
520),并以所述图形化的光刻胶层(即,第一光刻胶层520)为掩模刻蚀所述无机材料层200,
以在所述无机材料层200中形成所述开口200a;之后,即可去除所述第一光刻胶层520。其
中,所述无机材料层200的材料例如可包括氧化硅,以及无机材料层200中的开口200a基于
刻蚀工艺形成。
形,有利于提高其定义出的图形精度。并且,所述无机材料层200中的开口200a是利用刻蚀
工艺刻蚀形成,使得开口200a的形貌精度较高,不易发生变形。同时,相对于光刻胶而言,所
述无机材料层200更耐高温,克服了光刻胶难以进行高温制程的缺陷,有效提高了工艺灵活
性。
无机材料层200上形成图形化的光刻胶层,以进一步在所述无机材料层200中形成开口
200a,并使所述开口200a暴露出所述腔体100a。需要说明的是,由于无机材料层200a是利用
沉积工艺形成,其在不平整的衬底100表面上具备较高的覆盖性能,因此可避免出现例如光
刻胶在涂覆过程中于腔体边缘涂覆不佳而导致剑影的缺陷。
材料层200中的开口200a相互对准。即,利用预定掩模版执行光刻工艺以在衬底100中定义
出腔体;接着,形成无机材料层200后,再次利用同一掩模版执行光刻工艺以在所述无机材
料层200中定义出所述开口。此时,形成在衬底100中的腔体100a和形成在无机材料层200中
的开口即可相互对准,使得通过所述开口200a最终形成的膜层不会延伸至腔体100a之外,
而能够被有效控制在所述腔体100a内。其中,可采用干法刻蚀工艺刻蚀所述无机材料层200
以形成所述开口,所述开口的侧壁可以为垂直侧壁或接近垂直的侧壁。
光刻胶层(如图8所示的第一光刻胶层520),并以所述图形化的光刻胶层(即,第一光刻胶层
520)为掩模刻蚀所述无机材料层200,以在所述无机材料层200中形成所述开口200a;接着,
以所述无机材料层200为掩模刻蚀暴露于所述开口200a内的衬底部分,以形成所述腔体
100a。
通过所述开口200a最终形成的膜层不会延伸至腔体100a之外,而能够被有效控制在所述腔
体100a内,并且还有利于简化工艺,节省工艺步骤。此外,正是由于无机材料层200相对于光
刻胶层而言,具备较好的图形稳定性,因此在将无机材料层200用作衬底内腔体的图形化掩
模之后,其图形形貌仍然稳定,从而可继续用于后续的膜层的图形化掩模。
无机材料层200在后续工艺中被刻蚀去除。本实施例中,可使所述开口200a的侧壁以更面向
衬底的方向倾斜,从而使得开口200a在平行于高度方向的截面形状为正梯形或类似正梯
形。
为上窄下宽(例如,掩模窗口的侧壁以更面向衬底的方向倾斜),从而在以所述第一光刻胶
层520为掩模刻蚀所述无机材料层200时,即有利于形成上窄下宽的开口200a。
现以无机材料层200的开口底部作为掩模基础,而使得所形成的腔体100a的顶部尺寸和开
口200a的底部尺寸相一致。
可使后续制备的膜层不仅可形成在腔体100a的底表面,还可以形成在腔体100a的侧壁上,
有利于增大膜层的面积。
可以通过控制湿法刻蚀的工艺参数(例如,刻蚀时间等),以使得刻蚀形成的腔体100a呈上
宽下窄。
层200的开口200a的侧壁由下至上依次延伸出,使得开口200a的侧壁表面更面向衬底方向,
从而可减少甚至避免后续淀积的薄膜材料附着在开口200a的侧壁上,进而在刻蚀去除所述
无机材料层200时使得刻蚀剂能够从开口200a的侧壁进行侵蚀。
述释放孔200b进行侵蚀,提高对无机材料层200的去除效率。
被淀积的薄膜材料覆盖,而构成刻蚀通道。其中,所述释放孔200b的深度可大于后续需形成
的薄膜层的厚度,以避免后续淀积薄膜层时释放孔200b被薄膜材料填满。
示的第二光刻胶层510),所述第二光刻胶层510中形成有掩模窗口以定义出释放孔的图形,
并以所述第二光刻胶层510为掩模刻蚀所述无机材料层200,以形成多个所述释放孔200b。
具体的,可采用各向同性刻蚀工艺刻蚀所述无机材料层200,以使所述释放孔200b的底部相
对于顶部横向扩展。
宽(例如,掩模窗口510a的侧壁以更面向衬底的方向倾斜),从而在以所述第二光刻胶层510
为掩模刻蚀所述无机材料层200时,即有利于形成上窄下宽的释放孔200b。
义有开口的图形,并以所述第一光刻胶层520为掩模刻蚀所述无机材料层200,以形成所述
开口200a。本实施例中,同样可以采用各向同性刻蚀工艺刻蚀所述无机材料层200,以及还
可通过增加过刻蚀时间,以形成侧壁朝向衬底方向倾斜的开口200a。此外,如上所述,所述
第一光刻胶层520中用于定义出开口200a的掩模窗口的形貌呈上窄下宽的结构,可进一步
促使所形成的开口200a呈上窄下宽的结构。
材料例如包括钛、锆、钒、铁中的至少一种。
100a内的薄膜层300的面积增大。
膜层300时,可减少甚至避免在开口200a的侧壁上附着有薄膜材料,以利于所述无机材料层
200可以在后续工艺中被快速去除。
可使得释放孔200b仍具有至少部分侧壁暴露出,以进一步提高所述无机材料层200在后续
工艺中的去除效率。
机材料层时例如可采用氢氟酸溶液刻蚀所述无机材料层,以及在湿法刻蚀所述无机材料层
时例如可采用气相氟化氢气体刻蚀所述无机材料层。
个释放孔200b,所述释放孔200b的侧壁同样暴露出,因此刻蚀剂还可经由所述释放孔200b
去除所述无机材料层,提高无机材料层的去除效率。
大了吸气层的面积,进而在密封该腔体后,所述吸气层可吸附气体分子以确保腔体的真空
度,有利于提高该腔体的密闭性能。
构成吸气层。
12所示的衬底100,以及所述吸气层例如为图12所示的薄膜层300。所述第一衬底中的腔体
及位于所述腔体内的薄膜层300的制备方法可参考上述实施例,此处不再赘述。
于所述腔体内。所述第二基板400中的元件例如包括MEMS元件。
件密封在密封腔体内。其中,位于第一衬底和第二衬底400上的键合垫可均为金属键合垫,
进而实现所述第一衬底和所述第二衬底400为金属键合,例如为铝锗键合。
盖性能,避免出现例如光刻胶层容易出现的在腔体边缘覆盖不佳的问题,从而可解决剑影
的缺陷。并且,相对于光刻胶层而言,无机材料层可以承受更高的温度,从而一定程度的缓
解了光刻胶不耐高温而使制程温度受到限制的问题,大大提高了制程工艺的灵活性。
都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等
同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对
以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围。
件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
种”包括复数基准,除非上下文明确表示相反意思。例如,对“一个步骤”或“一个装置”的引
述意味着对一个或 多个步骤或装置的引述,并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以
最广义的含义来理解使用的所有连词。以及,词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义,
而不是逻辑“异或”的定义,除非上下文明确表示相反意思。