CN102431965A - 凸柱结构的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种凸柱结构的制造方法，凸柱结构包括底部的第一柱状结构和位于其上的其他柱状结构，制造方法包括步骤：提供硅衬底；在硅衬底上形成氧化层掩模，其大小、位置与凸柱结构相对应；在硅衬底上旋涂光刻胶并作图形化；以图形化的光刻胶为掩模，干法刻蚀硅衬底，在硅衬底中形成环状的第一深槽，第一深槽内部围绕有第一柱状结构；去除光刻胶并作清洗，露出氧化层掩模；以氧化层掩模为掩模，干法刻蚀硅衬底，在硅衬底中形成第二深槽，同时在第一柱状结构上形成较之更细的第二柱状结构。本发明能够方便在较粗的柱状结构上形成较细的柱状结构，在深槽刻蚀中，较好地控制了深度、形貌、均匀性、选择比和速率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种凸柱结构的制造方法。
背景技术
在很多微机电系统(MEMS)及传感器的应用中，都需要释放很多结构。这些结构都是由深槽构成的。由于这些结构直接决定了器件的性能。所以深槽刻蚀的结果对器件的功能起了决定性的作用。在深槽刻蚀中，深度，形貌，均匀性，选择比，速率是衡量一个刻蚀菜单成败的几个关键的因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种凸柱结构的制造方法，能够方便在较粗的柱状结构上形成较细的柱状结构。
为解决上述技术问题，本发明提供一种凸柱结构的制造方法，所述凸柱结构包括底部的第一柱状结构和位于其上的其他柱状结构，所述制造方法包括步骤：
提供硅衬底；
在所述硅衬底上形成氧化层掩模，其大小、位置与所述凸柱结构相对应；
在所述硅衬底上旋涂光刻胶并作图形化；
以图形化的所述光刻胶为掩模，采用反应离子刻蚀法刻蚀所述硅衬底，在所述硅衬底中形成环状的第一深槽，所述第一深槽内部围绕有所述第一柱状结构；
去除所述光刻胶并作清洗，露出所述氧化层掩模；
以所述氧化层掩模为掩模，干法刻蚀所述硅衬底，在所述硅衬底中形成第二深槽，同时在所述第一柱状结构上形成较之更细的所述第二柱状结构。
可选地，所述制造方法在形成所述第二柱状结构之后还包括步骤：
将所述第二柱状结构上方的所述氧化层掩模去除。
可选地，所述制造方法在将所述氧化层掩模去除之后还包括步骤：
在所述第二柱状结构之上再形成其他柱状结构。
可选地，在刻蚀所述第一深槽的过程中，刻蚀气体采用SF6、C4F8和O2交替进行。
可选地，所述第一深槽的深度为143μm。
可选地，所述第二柱状结构的高度为50μm。
可选地，所述第一柱状结构、所述第二柱状结构或其他柱状结构为圆柱、四面体柱、六面体柱、八面体柱或者其他任何具有规则或不规则截面的柱体。
可选地，所述凸柱结构包括2～5层堆叠的柱状结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在凸柱结构较粗的柱状结构上形成有较细的柱状结构，为了形成微机电系统应用的柱状结构，采用特殊的工艺和配比形成，工艺比较简便，效果良好。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为本发明一个实施例的凸柱结构的制造方法的流程图；
图2至图6为本发明一个实施例的凸柱结构的制造过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于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根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图1为本发明一个实施例的凸柱结构的制造方法的流程图。如图1所示，该制造方法可以包括：
执行步骤S101，提供硅衬底；
执行步骤S102，在硅衬底上形成氧化层掩模，其大小、位置与凸柱结构相对应；
执行步骤S103，在硅衬底上旋涂光刻胶并作图形化；
执行步骤S104，以图形化的光刻胶为掩模，采用反应离子刻蚀法刻蚀硅衬底，在硅衬底中形成环状的第一深槽，第一深槽内部围绕有第一柱状结构；
执行步骤S105，去除光刻胶并作清洗，露出氧化层掩模；
执行步骤S106，以氧化层掩模为掩模，干法刻蚀硅衬底，在硅衬底中形成第二深槽，同时在第一柱状结构上形成较之更细的第二柱状结构。
图2至图6为本发明一个实施例的凸柱结构的制造过程的剖面结构示意图，该凸柱结构108包括底部的第一柱状结构105和位于其上的第二柱状结构107。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
如图2所示，提供硅衬底101，在硅衬底101上形成氧化层掩模102，其大小、位置与凸柱结构108相对应。
如图3所示，在硅衬底101上旋涂光刻胶103并作图形化。
如图4所示，第一步刻蚀：以图形化的光刻胶103为掩模，采用反应离子刻蚀法刻蚀硅衬底101，在硅衬底101中形成环状的第一深槽104(深度例如为143μm)，曝光面积是25％。在刻蚀第一深槽104的过程中，刻蚀气体采用SF6、C4F8和O2交替进行。最后，第一深槽104内部围绕有第一柱状结构105。
由于是光刻胶103做的掩膜，所以就对硅衬底101对光刻胶103的选择比有了一定的要求。再则第一深槽104的深度比较深，均匀性的控制就显得比较困难。在形成第一深槽104的过程中，采用反应离子刻蚀，在配比菜单中加入了氧气，以达到更好的均匀性。
在本实施例中，选择较高的起辉射频(Top RF)功率和较低的偏置射频(BiasRF)功率为了得到较好的硅对光刻胶的选择比。本发明的一个特征是采用SF6、C4F8和O2交替作用，在形成深槽的同时保持侧壁的完整性，达到高选择比和平滑表面的目的，通过调节SF6和C4F8的作用时间，可以得到光滑的深槽形貌。
如图5所示，去除光刻胶103并作清洗，露出氧化层掩模102。
如图6所示，第二步刻蚀：以氧化层掩模102为掩模，干法刻蚀硅衬底101，在硅衬底101中形成第二深槽106，同时在第一柱状结构105上形成较之更细的第二柱状结构107，第二柱状结构107的高度可以为50μm。于是，本实施例中的该凸柱结构108总共包括底部的第一柱状结构105和位于其上的第二柱状结构107。
在本实施例中，在形成第二柱状结构107之后还包括将第二柱状结构107上方的氧化层掩模102去除。
第二步刻蚀是在第一步深槽刻蚀的基础上，再利用第二掩膜层(氧化层掩模102)作掩膜刻蚀深度为50μm，曝光面积是99％的柱子。这个深槽刻蚀的难点在于曝光面积太大，几乎将整个片子剥掉50μm的深度，而且极易出现杂草(grass)的现象。这可以通过调节压力来控制深槽的形貌和避免出现杂草(grass)的情况。
通过上述的两步刻蚀，在一个大的第一柱状结构105上方形成了一个小的第二柱状结构107，如图6所示。在此需要指出，在实施例中展现的柱状结构可以为任何类型的柱体，例如圆柱、四面体柱、六面体柱、八面体柱或者其他任何具有规则或不规则截面的柱体。此外，在上述大圆柱上形成的小圆柱上方还可以形成另外尺寸的小圆柱。因此，在此需要指出，本发明中的凸柱结构并不仅限于两层结构，其可以包括例如2～5层堆叠的柱状结构。即在上述实施例中，在将氧化层掩模102去除之后还包括在第二柱状结构107之上再形成其他柱状结构。其他柱状结构的形状也可以为圆柱、四面体柱、六面体柱、八面体柱或者其他任何具有规则或不规则截面的柱体。
在同一次光刻层中，也可以存在不同尺寸、形状的柱体截面，用以形成不同尺寸的柱体，在此不再赘述。
本发明在凸柱结构较粗的柱状结构上形成有较细的柱状结构，为了形成微机电系统应用的柱状结构，采用特殊的工艺和配比形成，工艺比较简便，效果良好。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。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作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种凸柱结构(108)的制造方法，所述凸柱结构(108)包括底部的第一柱状结构(105)和位于其上的其他柱状结构，所述制造方法包括步骤：
提供硅衬底(101)；
在所述硅衬底(101)上形成氧化层掩模(102)，其大小、位置与所述凸柱结构(108)相对应；
在所述硅衬底(101)上旋涂光刻胶(103)并作图形化；
以图形化的所述光刻胶(103)为掩模，采用反应离子刻蚀法刻蚀所述硅衬底(101)，在所述硅衬底(101)中形成环状的第一深槽(104)，所述第一深槽(104)内部围绕有所述第一柱状结构(105)；
去除所述光刻胶(103)并作清洗，露出所述氧化层掩模(102)；
以所述氧化层掩模(102)为掩模，干法刻蚀所述硅衬底(101)，在所述硅衬底(101)中形成第二深槽(106)，同时在所述第一柱状结构(105)上形成较之更细的所述第二柱状结构(107)。
2.根据权利要求1所述的凸柱结构(108)的制造方法，其特征在于，所述制造方法在形成所述第二柱状结构(107)之后还包括步骤：
将所述第二柱状结构(107)上方的所述氧化层掩模(102)去除。
3.根据权利要求2所述的凸柱结构(108)的制造方法，其特征在于，所述制造方法在将所述氧化层掩模(102)去除之后还包括步骤：
在所述第二柱状结构(107)之上再形成其他柱状结构。
4.根据权利要求1所述的凸柱结构(108)的制造方法，其特征在于，在刻蚀所述第一深槽(104)的过程中，刻蚀气体采用SF6、C4F8和O2交替进行。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的凸柱结构(108)的制造方法，其特征在于，所述第一深槽(104)的深度为143μm。
6.根据权利要求1所述的凸柱结构(108)的制造方法，其特征在于，所述第二柱状结构(107)的高度为50μm。
7.根据权利要求3所述的凸柱结构(108)的制造方法，其特征在于，所述第一柱状结构(105)、所述第二柱状结构(107)或其他柱状结构为圆柱、四面体柱、六面体柱、八面体柱或者其他任何具有规则或不规则截面的柱体。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的凸柱结构(108)的制造方法，其特征在于，所述凸柱结构(108)包括2～5层堆叠的柱状结构。
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