CN104465338A - 深沟槽多层光刻覆盖结构及其光刻覆盖方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深沟槽多层光刻覆盖结构及其光刻覆盖方法，解决使用光刻胶对深沟槽进行覆盖时，台阶覆盖不良以及显影不良的问题。本发明硅片经过沟槽刻蚀后，形成深度大于90um的沟槽，采用多次覆盖光刻胶对沟槽底部进行填充，确保在进行多次涂光刻胶后在沟槽和硅片平面结合的台阶处形成覆盖。并且由于第一次显影后留下的光刻胶在芯片表面的宽度宽于后面光刻留下的光刻胶宽度，将显影不良控制在第一层光刻胶的上面，保证在最后沟槽外侧的光刻胶图案不会产生缺失或残留。

Description

深沟槽多层光刻覆盖结构及其光刻覆盖方法

技术领域

本发明是关于一种光刻胶沟槽覆盖工艺，且特别是有关于一种在现有的设备基础上，可以减小瞬态抑制二极管产品漏电流的深沟槽多层光刻胶覆盖结构以及相应的多次光刻覆盖方法。

背景技术

按，沟槽工艺是分立元器件最常使用到的工艺，进行沟槽刻蚀后PN结暴露出来，漏电流成为了需要解决的关键问题之一。相比于低压和中压的TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态抑制二极管)产品，高压TVS漏电流更大而且不稳定，在高温高湿等恶劣环境中表现明显。为了保证在高温高湿环境中产品的漏电流稳定性，现有工艺是在沟槽刻蚀完成后，在晶圆表面低温生长一层参氧多晶硅，经过一次光刻保留沟槽中的参氧多晶硅，去除沟槽之外的其他区域的参氧多晶硅，而使用光刻胶对沟槽进行覆盖是此工艺的难点。

惟，在沟槽深度大于90um时，对光刻胶厚度的要求要远大于沟槽深度小于90um时的情况。其中在沟槽和硅片平面的结合处台阶的光刻胶覆盖成为难点，在制造业中通常使用增加光刻胶厚度的方法来实现台阶覆盖，而此时的台阶高度往往比光刻胶的厚度要薄(参见图2)。为了保证台阶处的光刻胶厚度，需要使用足够的光刻胶来对沟槽的底部进行填充，才能确保在进行多次涂光刻胶后在台阶处形成覆盖。由于现有工艺使用相同光刻板，使得在多次涂覆后形成厚光刻胶的情况下，沟槽外侧的光刻胶图案极易产生显影不良等外观异常(参见图3)。

针对上述现有深沟槽光刻覆盖技术中存在的缺陷或不足，本申请人遂以其多年从事本行业的制造经验和技术累积，积极地研究如何从结构和工艺上作改良，以期能改善先前技术之缺失，终于在各方条件的审慎考虑下开发出本发明。

发明内容

本发明之主要目的在于提供一种深沟槽多层光刻覆盖结构及其光刻覆盖方法。本发明使用多次光刻来实现台阶覆盖的问题，并通过使用不同大小的光刻板来减少其中由于多次光刻导致的显影不良的风险，能保证在沟槽深度大于90um时能同时满足有效的覆盖沟槽和对显影外观的要求。

为达上述的目的及功效，本发明采用以下技术内容：一种深沟槽多层光刻覆盖结构，包括一硅片，其上形成有深度大于90um的弧形沟槽；一底层光刻胶层，覆盖在所述弧形沟槽上方，以及所述弧形沟槽两侧的硅片平面上方；一上层光刻胶层，覆盖在所述底层光刻胶层上方；其中所述底层光刻胶层在硅片表面的光刻胶宽度大于所述上层光刻胶层在硅片表面的光刻胶宽度；其中所述上层光刻胶层分为两层以上；其中所述弧形沟槽的深度为90-110um，宽度为220um；其中所述底层光刻胶层、上层光刻胶层采用负光刻胶；其中所述底层光刻胶层以及每层上层光刻胶层的厚度为9-10um。

本发明另采用以下技术内容来达到上述的目的及功效：一种深沟槽多次光刻覆盖方法，包括下列步骤：提供一硅片，在所述硅片表面刻蚀形成一深度大于90um的弧形沟槽；在所述弧形沟槽底部及其两侧的硅片平面上覆盖第一层光刻胶，并使用第一光刻版对第一层光刻胶进行显影；在所述第一层光刻胶上依次覆盖第二层至第N层光刻胶，并分别在各次覆盖后使用第二光刻版对各层光刻胶进行显影；其中所述第一光刻版和第二光刻版的大小不同，从而使所述第二层至第N层光刻胶在显影后在硅片表面留下的光刻胶宽度相等，但小于所述第一层光刻胶在显影后在硅片表面留下的光刻胶宽度；其中在硅片表面刻蚀形成的弧形沟槽的深度为90-110um，宽度为220um；其中各次覆盖所用的光刻胶均为厚度为9-10um的负光刻胶。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明揭示了使用光刻胶进行深沟槽覆盖的方法以及覆盖后的结构。产品经过沟槽刻蚀后，在硅片上形成一个弧形沟槽，深度90-110um，宽度220um，光刻胶厚度为9-10um，在进行光刻胶覆盖时光刻胶为液态，使用多次覆盖光刻胶来对沟槽的底部进行填充，确保在进行第二次至第N次涂光刻胶后在台阶处形成覆盖。并且由于第一次显影后留下的光刻胶在芯片表面的宽度宽于后面光刻留下的光刻胶宽度，能将显影不良控制在第一层光刻胶的上面，能保证在最后沟槽外侧的光刻胶图案不会产生缺失或残留。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术内容得到进一步的了解。为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明沟槽刻蚀后的沟槽截面图。

图2为本发明之前的现有光刻覆盖工艺举例之一。

图3为本发明之前的现有光刻覆盖工艺举例之二。

图4为本发明之第一实施例光刻胶填充后的沟槽截面图。

图5为本发明之第二实施例光刻胶填充后的沟槽截面图。

图6为本发明之光刻覆盖方法的流程示意图。

【符号说明】

A 硅平面和沟槽之间的角度

B 沟槽深度

C 沟槽宽度

1 硅片

11 沟槽

12 台阶处

2 第一层光刻胶

3 第二层光刻胶

4 第三层光刻胶

5 第四层光刻胶

6 显影不良处

具体实施方式

本发明揭示之内容涉及一种使用光刻胶覆盖深沟槽的方法及覆盖后的结构，其主要技术特点在于，对于沟槽深度达到90-110um，宽度达到220um的产品，本发明使用厚度在9-10um左右负光刻胶多次光刻来实现在台阶处形成覆盖，更重要的是，本发明同时通过使用不同大小的光刻板来减少显影不良的风险。

接下来将透过数个实施例并配合所附图式，说明本发明与先前技术相比具有创新、进步或功效等独特技术部分，使本领域普通技术人员能据以实现。须说明的是，本领域普通技术人员在不悖离本发明的精神下所进行的修饰与变更，均不脱离本发明的保护范畴。

[第一实施例]

请参阅图4，为本发明第一实施例之深沟槽多层光刻胶覆盖结构的剖面示意图。如图4所示，本实施例之深沟槽多层光刻覆盖结构，是在硅片1上形成深度大于90um的弧形沟槽11。请一并参阅图1，本实施例是以深度为110um，宽度为220um的沟槽11进行说明的，但本发明并不加以限制。第一层光刻胶2作为底层光刻胶层，覆盖在沟槽11上方以及沟槽11两侧的硅片平面上方，包括两者结合的台阶处12上；上层光刻胶层有两层，包括第二层光刻胶3和第三层光刻胶4，他们依次覆盖在第一层光刻胶2的上方；其中第一层光刻胶2在硅片1表面的光刻胶宽度大于第二层光刻胶3和第三层光刻胶4在硅片1表面的光刻胶宽度；本实施例是以厚度为9-10um的负光刻胶进行说明的，但本发明并不限制于此。

此结构中，第一层光刻胶2、第二层光刻胶3和第三层光刻胶4在台阶处形成了很好的覆盖；并且，将显影不良6控制在了第一层光刻胶2上，保证最后沟槽外侧的光刻胶图案不会产生缺失或残留。

[第二实施例]

请参阅图5，为本发明第二实施例之深沟槽多层光刻胶覆盖结构的剖面示意图。如图5所示，本实施例之深沟槽多层光刻覆盖结构，是在硅片1上形成深度大于90um的弧形沟槽11。请一并参阅图1，本实施例同样是以深度为110um，宽度为220um的沟槽11进行说明的，但本发明并不加以限制。第一层光刻胶2作为底层光刻胶层，覆盖在沟槽11上方以及沟槽11两侧的硅片平面上方，包括两者结合的台阶处12上；上层光刻胶层有三层，包括第二层光刻胶3、第三层光刻胶4和第四层光刻胶5，他们依次覆盖在第一层光刻胶2的上方；其中第一层光刻胶2在硅片1表面的光刻胶宽度大于第二层光刻胶3、第三层光刻胶4和第四层光刻胶5在硅片1表面的光刻胶宽度；本实施例是以厚度为9-10um的负光刻胶进行说明的，但本发明并不限制于此。

此结构中，第一层光刻胶2、第二层光刻胶3、第三层光刻胶4、第四层光刻胶5在台阶处形成了很好的覆盖；并且，将显影不良6控制在了第一层光刻胶2上，保证最后沟槽外侧的光刻胶图案不会产生缺失或残留。

附带一提，从事本领域技艺者能根据沟槽深度及采用光刻胶的不同自行决定所覆盖的上层光刻胶的数量，并形成所需性能之产品，本发明并不限制所述上层光刻胶的数量为上述实施例中的两层或者三层。

[制造工艺]

请参阅图6，本发明之深沟槽多层光刻胶覆盖的结构特征已详述如上，接下来将进一步说明深沟槽多次光刻胶覆盖之工艺，其主要包括下列步骤：

首先，执行步骤S100：提供一硅片1，在硅片1表面刻蚀形成一深度大于90um的弧形沟槽11。

接着，执行步骤S101：在弧形沟槽11底部及其两侧的硅片1平面上覆盖第一层光刻胶2，并使用第一光刻版(图中并未示出)对第一层光刻2胶进行显影。

此后，执行步骤S102：在第一层光刻胶2上依次覆盖第二层光刻胶3、第三层光刻胶4，可选的第四层光刻胶5，…以此类推，直至第N层光刻胶，并分别在各次覆盖后使用第二光刻版(图中并未示出)对各层光刻胶进行显影。

上述步骤S101、S102的实施要项是：第一光刻版和第二光刻版的大小要求不同，要使第二层3至第N层光刻胶在显影后在硅片表面留下的光刻胶宽度相等，但都要小于第一层光刻胶2在显影后在硅片表面留下的光刻胶宽度。

[检测要求]

1、沟槽深度测试，测量加工后的产品沟槽深度是否在90-110um深度，需要保证二极管的PN结和外延层被刻蚀穿。

2、产品加工后光刻胶覆盖检查。产品完成光刻后使用显微镜进行检查，在台阶覆盖处光刻胶覆盖好，无硅平台暴露。光刻胶图案符合要求。无图案缺失或者光刻胶残留。

3、产品参数测量，产品加工完成后，测试漏流稳定，在高温高湿条件下，漏电流无变化趋势。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍落入本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种深沟槽多层光刻覆盖结构，其特征在于，包括：

一硅片，其上形成有深度大于90um的弧形沟槽；

一底层光刻胶层，覆盖在所述弧形沟槽上方，以及所述弧形沟槽两侧的硅片平面上方；

一上层光刻胶层，覆盖在所述底层光刻胶层上方；

其中，所述底层光刻胶层在硅片表面的光刻胶宽度大于所述上层光刻胶层在硅片表面的光刻胶宽度。

2.如权利要求1所述的深沟槽多层光刻覆盖结构，其特征在于，其中所述上层光刻胶层分为两层以上。

3.如权利要求1所述的深沟槽多层光刻覆盖结构，其特征在于，其中所述弧形沟槽的深度为90-110um，宽度为220um。

4.如权利要求1所述的深沟槽多层光刻覆盖结构，其特征在于，其中所述底层光刻胶层、上层光刻胶层采用负光刻胶。

5.如权利要求1所述的深沟槽多层光刻覆盖结构，其特征在于，其中所述底层光刻胶层以及每层上层光刻胶层的厚度为9-10um。

6.一种用于形成权利要求1至5中任意一项之深沟槽多次光刻覆盖方法，其特征在于，包括下列步骤：

提供一硅片，在所述硅片表面刻蚀形成一深度大于90um的弧形沟槽；

在所述弧形沟槽底部及其两侧的硅片平面上覆盖第一层光刻胶，并使用第一光刻版对第一层光刻胶进行显影；

在所述第一层光刻胶上依次覆盖第二层至第N层光刻胶，并分别在各次覆盖后使用第二光刻版对各层光刻胶进行显影；

其中，所述第一光刻版和第二光刻版的大小不同，从而使所述第二层至第N层光刻胶在显影后在硅片表面留下的光刻胶宽度相等，但小于所述第一层光刻胶在显影后在硅片表面留下的光刻胶宽度。

7.如权利要求6所述的深沟槽多次光刻覆盖方法，其特征在于，其中在硅片表面刻蚀形成的弧形沟槽的深度为90-110um，宽度为220um。

8.如权利要求6所述的深沟槽多次光刻覆盖方法，其特征在于，其中各次覆盖所用的光刻胶均为厚度为9-10um的负光刻胶。