CN102874748A - 一种非晶硅平坦化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非晶硅平坦化方法，其包括：在具有台阶的衬底上淀积并完全覆盖一层非晶硅层；然后，在非晶硅层上旋涂一层有机材料层，以使有机材料层完全覆盖于非晶硅层上；采用相同的刻蚀速率刻蚀有机材料层和非晶硅层，以完全去除有机材料层，获得所需厚度且表面平坦的非晶硅层。因此，采用刻蚀工艺对非晶硅进行平坦化的方法，可以在无需额外添置非晶硅化学机械研磨设备的同时，避免因采用化学机械研磨工艺对非晶硅造成的损伤、剥落以及掺杂非晶硅研磨效率低下的问题，有效地降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种非晶硅平坦化方法。
背景技术
微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS）是微电子学和机械、光学、声学、生物、物理、化学等领域相结合而衍生出来的具有广泛应用前景的新兴学科，其可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理、发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。
在微电子机械系统（MEMS）中，由于需要进行众多机械动作，因此需在器件结构中形成大量的悬浮结构，或者镂空结构比如桥、梁、腔体等。在制备此类桥、梁、腔体等结构时，尤其是采用表面硅工艺制备桥、梁、腔体等结构，一般会使用牺牲层材料。常用牺牲层材料主要是以氧化硅、多晶硅为代表的无机材料和以光刻胶、聚酰亚胺为代表的有机材料等。对于无机的牺牲层材料，非晶硅是一种常用的MEMS牺牲层材料。由于非晶硅一般采用化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）或者物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称PVD）工艺制备，当衬底上有台阶时，会相应地在非晶硅牺牲层的上表面形成台阶，因此，需对非晶硅表面额外增加平坦化工艺，进行平坦化处理。
在现有技术中，一般采用化学机械研磨的方法对非晶硅进行平坦化。但是，采用化学机械研磨方法对非晶硅进行平坦化，还需额外添置研磨非晶硅的设备。并且，在进行化学机械研磨时，由于需要对非晶硅施加机械压力，很容易对非晶硅表面造成刮痕，甚至引起非晶硅的剥落。此外，考虑到其他特殊用途，在制备非晶硅进行掺杂时，比如进行硼掺杂，非晶硅的化学机械研磨速率会大大降低。进一步地，这样一方面会大大增加研磨时间，降低产能；另外一方面，因研磨时间过长，会对化学机械研磨设备造成损伤，增加设备硬件耗损。
综上可知，现有技术中采用化学机械研磨的方式对非晶硅进行平坦化的方法还需进一步的开发和优化。因此，业界急需解决现有工艺中采用化学机械研磨工艺对非晶硅造成的损伤、剥落以及掺杂非晶硅研磨效率低下的问题。
发明内容
有鉴于现有技术所采用的化学机械研磨工艺，对非晶硅造成的损伤、剥落以及掺杂非晶硅研磨效率低下的问题，本发明的主要目的在于提供了一种采用刻蚀工艺对非晶硅进行平坦化的工艺方法。
为达成上述目的，本发明提供一种非晶硅平坦化方法，该方法包括如下步骤：
步骤S1：在具有台阶的衬底上淀积并完全覆盖一层非晶硅层；
步骤S2：在所述非晶硅层上旋涂一层有机材料层，以使所述有机材料层完全覆盖于所述非晶硅层上；
步骤S3：通过刻蚀所述有机材料层和非晶硅层，以完全去除所述有机材料层，获得所需厚度且表面平坦的所述非晶硅层。
优选地，所述台阶的高度为0.2-5um。
优选地，所述非晶硅层是采用CVD或者PVD工艺淀积的。
优选地，所述非晶硅层是可以选择性地进行P型或者N型掺杂。
优选地，所述P型掺杂是对非晶硅层进行硼掺杂。
优选地，所述硼掺杂的非晶硅层厚度为0.5-20um，其中，所述非晶硅层上表面的台阶高度为0.2-5um。
优选地，所述N型掺杂是对非晶硅层进行磷、砷或锑掺杂。
优选地，所述有机材料层是采用旋涂工艺淀积的，其中所述有机材料层上表面为平坦化表面。
优选地，所述刻蚀所述有机材料层和非晶硅层采用的气体为氟基气体、氯基气体、氧气、氩气、氦气中的两种或者几种混合气体。
优选地，所述刻蚀所述有机材料层和非晶硅层的刻蚀速率相同。
从上述技术方案可以看出，采用刻蚀工艺对非晶硅进行平坦化的工艺方法，通过在衬底上淀积非晶硅和有机材料，采用相同的刻蚀速率刻蚀有机材料和非晶硅，得到平坦的非晶硅。因此，可以在无需额外添置非晶硅化学机械研磨设备的同时，避免因采用化学机械研磨工艺对非晶硅造成的损伤、剥落以及掺杂非晶硅研磨效率低下的问题，有效地降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明非晶硅平坦化方法的一个较佳实施例的流程示意图。
图1A-1E为本发明非晶硅平坦化方法的一具体实施例示意图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
上述及其它技术特征和有益效果，将结合实施例及附图1-1E对本发明的采用刻蚀工艺对非晶硅进行平坦化的工艺流程进行详细说明。图1为本发明非晶硅平坦化方法的一个较佳实施例的流程示意图。在本实施例中，非晶硅的平坦化方法通过附图1A—1E进行详细说明。
请参阅图1A，如图1A所示，提供一种具有台阶102的衬底101，其中，在衬底101上表面的台阶102具有一定的高度，其高度范围为0.2-5um。在本实施例中，台阶高度为1um。
然后，请参阅图1B，如图1B所示，采用CVD或者PVD工艺，在具有台阶102的衬底101上淀积一层非晶硅层103，使得非晶硅层103完全覆盖住具有台阶102的衬底101。其中，一般采用CVD或者PVD工艺淀积非晶硅时，因衬底101上有台阶102，台阶形貌则会相应地形成于非晶硅层103的上表面，进一步地，非晶硅层103上表面的台阶厚度范围为0.2-5um，优选地，台阶厚度约为1um。
此外，还可以选择性地对非晶硅层103进行P型或者N型掺杂，优选地对非晶硅层103进行P型掺杂，进一步地，采用CVD工艺制备多晶硅的同时进行硼掺杂，其中，进行硼掺杂的非晶硅层103厚度范围为0.5-20um，优选地，非晶硅层103厚度为2.5um。
请参阅图1C，如图1C所示，采用旋涂工艺，在非晶硅层103上旋涂一层有机材料层104，直至有机材料层104的上表面平坦时停止旋涂。其中，有机材料层104的厚度根据非晶硅层103上表面的台阶高度而定，但至少要使有机材料层104完全覆盖在非晶硅层103之上。进一步地，在本实施例中采用旋涂工艺淀积的有机材料层104的厚度为2um。
接着，请参阅图1D，如图1D所示，采用刻蚀工艺105刻蚀有机材料层104，当刻蚀到有机材料层104覆盖下的非晶硅103的台阶时，继续以相同的刻蚀速率，同时刻蚀有机材料层104和非晶硅层103。其中，刻蚀工艺105中采用的刻蚀气体，可以是氟基气体、氯基气体、氧气、氩气和氦气中的任意两种或者几种混合气体，优选地，本实施例中采用CF4、O2和Ar的混合气体作为刻蚀气体，进一步地，采用CF4、O2和Ar的混合气体作为刻蚀气体，对有机材料层104和非晶硅层103进行刻蚀的刻蚀速率相同。
最后，请参阅图1E，如图1E所示，采用刻蚀工艺105将有机材料层104完全刻蚀完毕，即确保在非晶硅层103表面上没有有机材料层104残余，再继续刻蚀，采用刻蚀机台终点检测技术得到所需厚度的非晶硅层时，停止刻蚀。至此，就完成了采用刻蚀工艺对非晶硅进行平坦化的工艺。
综上所述，本发明的方法是采用刻蚀工艺对非晶硅进行平坦化，通过在衬底上淀积非晶硅和有机材料，再刻蚀有机材料和非晶硅，得到平坦的非晶硅。因此，使用该工艺，可以在无需额外添置非晶硅化学机械研磨设备的同时，避免因采用化学机械研磨工艺对非晶硅造成的损伤、剥落以及掺杂非晶硅研磨效率低下的问题，有效地降低了生产成本。
以上所述的仅为本发明的实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述的方法具体包括如下步骤：
步骤S1：在具有台阶（102）的衬底（101）上淀积并完全覆盖一层非晶硅层（103）；
步骤S2：在所述非晶硅层（103）上旋涂一层有机材料层（104），以使所述有机材料层（104）完全覆盖于所述非晶硅层（103）上；
步骤S3：通过刻蚀所述有机材料层（104）和非晶硅层（103），以完全去除所述有机材料层（104），获得所需厚度且表面平坦的所述非晶硅层（103）。
2.根据权利要求1所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述台阶（102）的高度为0.2-5um。
3.根据权利要求1所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述非晶硅层（103）是采用CVD或者PVD工艺淀积的。
4.根据权利要求1所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述非晶硅层（103）是可以选择性地进行P型或者N型掺杂。
5.根据权利要求4所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述P型掺杂是对非晶硅层（103）进行硼掺杂。
6.根据权利要求5所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述硼掺杂的非晶硅层（103）厚度为0.5-20um，其中，所述非晶硅层（103）上表面的台阶高度为0.2-5um。
7.根据权利要求4所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述N型掺杂是对非晶硅层（103）进行磷、砷或锑掺杂。
8.根据权利要求1所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述有机材料层（104）是采用旋涂工艺淀积的，其中所述有机材料层（104）上表面为平坦化表面。
9.根据权利要求1所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述刻蚀所述有机材料层（104）和非晶硅层（103）采用的气体为氟基气体、氯基气体、氧气、氩气、氦气中的两种或者几种混合气体。
10.根据权利要求1所述的非晶硅平坦化方法，其特征在于，所述刻蚀所述有机材料层（104）和非晶硅层（103）的刻蚀速率相同。
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