CN104627954A - 用于mems传感器的刻蚀方法 - Google Patents

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张振兴
奚裴
熊磊
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Abstract

本发明提供了一种用于MEMS传感器的刻蚀方法，在以所述图案化的光刻胶为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层及所述氮化硅层进行刻蚀之后，增加了对光刻胶进行去胶处理的步骤及采用物理刻蚀对氮化钽层进行刻蚀，均避免光刻胶在刻蚀氮化钽层时会与氮化钽层反应产生难以去除的聚合物的现象，减少聚合物的产生；与此同时，在物理时还能将已堆积于MEMS传感器的侧壁上的聚合物刻蚀掉，提高了侧墙的平滑垂直性。另一方面，本发明将SiN层的厚度增加为避免了刻蚀SiN层时产生的聚合物堆积在侧墙上所产生的弯弯曲曲的形貌一直延续下去，从而影响后续刻蚀的形貌的问题。

Description

用于MEMS传感器的刻蚀方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于MEMS传感器的刻蚀方法方法。
背景技术
微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)传感器是通过对构成绝缘体上硅(Silicon On Insulator，SOI)基板的硅基板进行微细加工以形成可动电极部和固定电极部。所述细微的传感器通过可动电极部的动作，可作为加速传感器、压力传感器、振动型陀螺仪，或者微型继电器等进行使用。
现有技术的用于MEMS传感器的刻蚀方法中通常包括以下步骤：首先在衬底上形成氧化物层，随后在氧化物层中形成沟槽；此后在形成沟槽的氧化物层上依次形成氮化硅层、镍铁合金层和氮化钽层，从而在沟槽中也形成氮化硅层、镍铁合金层和氮化钽层的叠层；此后在氮化硅层上形成光刻胶填充材料层，从而使得沟槽中完全填充有光刻胶填充材料层；此后在光刻胶填充材料层上形成光刻胶；对光刻胶进行曝光及显影，对光刻胶填充材料层及氮化硅层进行刻蚀，最后利用光刻胶及光刻胶填充材料层对氮化钽层进行刻蚀，从而留下覆盖有光刻胶填充材料层的沟槽一侧的侧壁位置上的氮化钽部分。
请参阅图1a、图1b，图1a所示为现有MEMS传感器之阶段性结构的SEM图谱。图1b为现有MEMS传感器经过刻蚀后的SEM图谱。如图1b所示，所述现有MEMS传感器1包括衬底11、依次沉积在所述衬底11上的NiFe层12、氮化钽层13、氮化硅层14、光阻层15，以及聚合物16。明显地，从SEM图谱可知，在所述现有MEMS传感器之氮化钽层13刻蚀后出现严重的聚合物16，并且所述聚合物16很难通过常规的刻蚀或者剥离工艺去除，使得聚合物不断在MEMS传感器的侧墙堆积，造成侧墙的粗糙，此外堆积有聚合物的侧墙的表面会呈现弯弯曲曲的形貌，从而影响后续刻蚀的形貌，出现制造的MEMS传感器性能下降的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于MEMS传感器的刻蚀方法，以解决通过现有MEMS传感器的刻蚀方法在氮化钽层刻蚀后出现很难通过常规的刻蚀或者剥离工艺去除严重的聚合物，使得聚合物不断在MEMS传感器的侧墙堆积，造成侧墙的粗糙，导致制造的MEMS传感器性能下降的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于MEMS传感器的刻蚀方法，所述用于MEMS传感器的刻蚀方法包括如下步骤：
提供一衬底，所述衬底上依次形成氧化物层，所述氧化物层中形成有沟槽，所述沟槽中及氧化层上依次形成镍铁合金层、氮化钽层、氮化硅层、光刻胶填充材料层及光刻胶，所述光刻胶填充材料层填充满沟槽并覆盖所述氧化层上的氮化硅层；
对所述光刻胶进行曝光及显影处理，形成图案化的光刻胶；
以所述图案化的光刻胶为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层及所述氮化硅层进行刻蚀；
对图案化的光刻胶及覆盖在所述氮化硅层上的光刻胶填充层进行去胶处理；
以刻蚀后的所述氮化硅层为掩膜对所述氮化钽层进行物理刻蚀；
对所述沟槽中剩余的光刻胶填充材料层进行去胶处理。
可选的，在所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法中，所述氮化硅层的厚度为
可选的，在所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法中，所述氮化硅层的厚度为
可选的，在所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法中，以刻蚀后的所述氮化硅层为掩膜对所述氮化钽层进行物理刻蚀采用的等离子体刻蚀的气体为氩气。
可选的，在所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法中，进行物理刻蚀时，氩气的流量为40ml/min～160ml/min，射频功率为300W～800W。
可选的，在所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法中，以所述图案化的光刻胶为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层及所述氮化硅层进行刻蚀利用CF4与Cl2气体组合执行刻蚀。
可选的，在所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法中，所述沟槽的深度至少为3μm。
在本发明所提供的用于MEMS传感器的刻蚀方法中，在以所述图案化的光刻胶为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层及所述氮化硅层进行刻蚀之后，增加了对光刻胶进行去胶处理的步骤及采用物理刻蚀对氮化钽层进行刻蚀，均避免光刻胶在刻蚀氮化钽层时会与氮化钽层反应产生难以去除的聚合物的现象，减少聚合物的产生；与此同时，在物理时还能将已堆积于MEMS传感器的侧壁上的聚合物刻蚀掉，提高了侧墙的平滑垂直性。
另一方面，本发明将SiN层的厚度增加为避免了刻蚀SiN层时产生的聚合物堆积在侧墙上所产生的弯弯曲曲的形貌一直延续下去，从而影响后续刻蚀的形貌的问题。
附图说明
图1a是现有MEMS传感器之阶段性结构的SEM图谱；
图1b是现有MEMS传感器经过刻蚀后的SEM图谱；
图2是本发明一实施例中用于MEMS传感器的刻蚀方法的流程图；
图3a～图3f是图2中不同步骤的剖面结构示意图；
图4是MEMS传感器采用本发明的用于MEMS传感器的刻蚀方法后的SEM图谱。
图中，衬底-10；氧化物层-11；镍铁合金层-12；氮化钽层-13；氮化硅层-14；光刻胶填充材料层-15；光刻胶-16。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的用于MEMS传感器的刻蚀方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，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。
请参考图2，其为本发明一实施例中用于MEMS传感器的刻蚀方法的流程图，如图2所示，所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法，包括如下步骤：
首先，请参考图3a，执行步骤S1，提供一衬底10，所述衬底10上依次形成氧化物层11，所述氧化物层11中形成有沟槽，所述沟槽中及氧化层上依次形成镍铁合金层12、氮化钽层13、氮化硅层14、光刻胶填充材料层15及光刻胶16，所述光刻胶填充材料层15填充满沟槽并覆盖所述氧化层上的氮化硅层14。其中，所述氮化硅层14的厚度为相比原来氮化硅层14的厚度有所增加，以避免刻蚀SiN层时产生的聚合物堆积在侧墙上所产生的弯弯曲曲的形貌一直延续下去，从而影响后续刻蚀的形貌的问题。本实施例中，所述氮化硅层14的厚度优选为
本实施例中，所述光刻胶填充材料层15的光刻胶填充材料的型号优选为GF70。当然光刻胶填充材料的型号包括但不局限于GF70。
较佳的，所述沟槽的深度至少为3μm。
接着，请参考图3b，执行步骤S2，对所述光刻胶16进行曝光及显影处理，形成图案化的光刻胶16。
接着，请参考图3c，执行步骤S3，以所述图案化的光刻胶16为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层15及所述氮化硅层14进行刻蚀。
本实施例中，以所述图案化的光刻胶16为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层15及所述氮化硅层14进行刻蚀利用CF4与Cl2气体组合执行刻蚀。
接着，请参考图3d，执行步骤S4，对图案化的光刻胶16及覆盖在所述氮化硅层14上的光刻胶填充层进行去胶处理。
与现有技术相比，本发明增加了步骤S4，其目的是去除光刻胶16，以防止两者在后续在刻蚀氮化钽层13时光刻胶16与氮化钽反应生成难去除的聚合物。
接着，请参考图3e，执行步骤S5，以刻蚀后的所述氮化硅层14为掩膜对所述氮化钽层13进行物理刻蚀。
进一步的，以刻蚀后的所述氮化硅层14为掩膜对所述氮化钽层13进行物理刻蚀采用的等离子体刻蚀的气体为氩气，氩气的流量为40ml/min～160ml/min，射频功率为300W～800W。由于利用氩气对氮化钽层13进行等离子体的刻蚀是纯物理刻蚀，避免了刻蚀气体同氮化钽层13发生化学反应，即光刻胶16在刻蚀氮化钽层13时会与氮化钽层13反应产生难以去除的聚合物，减少了聚合物的产生。此外，在对氮化钽层13进行物理刻蚀的时候，刻蚀停留于所述镍铁合金层12，可以将已堆积于MEMS传感器的侧壁上的聚合物刻蚀掉，提高了侧墙的平滑垂直性，进而提高了器件的可靠性。
接着，请参考图3f，执行步骤S6，对所述沟槽中剩余的光刻胶填充材料层15进行去胶处理。
请参考图4，其为MEMS传感器采用本发明的用于MEMS传感器的刻蚀方法后的SEM图谱。如图4所示，通过本发明的步骤S4及S5后，可以有效的减少MEMS传感器在刻蚀过程中聚合物的产生，图4相比图1b，图1b中的聚合物16部分已不存在。
综上，在本发明所提供的用于MEMS传感器的刻蚀方法中，在以所述图案化的光刻胶为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层及所述氮化硅层进行刻蚀之后，增加了对光刻胶进行去胶处理的步骤及采用物理刻蚀对氮化钽层进行刻蚀，均避免光刻胶在刻蚀氮化钽层时会与氮化钽层反应产生难以去除的聚合物的现象，减少聚合物的产生；与此同时，在物理时还能将已堆积于MEMS传感器的侧壁上的聚合物刻蚀掉，提高了侧墙的平滑垂直性。另一方面，本发明将SiN层的厚度增加为避免了刻蚀SiN层时产生的聚合物堆积在侧墙上所产生的弯弯曲曲的形貌一直延续下去，从而影响后续刻蚀的形貌的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于MEMS传感器的刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一衬底，所述衬底上依次形成氧化物层，所述氧化物层中形成有沟槽，所述沟槽中及氧化层上依次形成镍铁合金层、氮化钽层、氮化硅层、光刻胶填充材料层及光刻胶，所述光刻胶填充材料层填充满沟槽并覆盖所述氧化层上的氮化硅层；
对所述光刻胶进行曝光及显影处理，形成图案化的光刻胶；
以所述图案化的光刻胶为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层及所述氮化硅层进行刻蚀；
对图案化的光刻胶及覆盖在所述氮化硅层上的光刻胶填充层进行去胶处理；
以刻蚀后的所述氮化硅层为掩膜对所述氮化钽层进行物理刻蚀；
对所述沟槽中剩余的光刻胶填充材料层进行去胶处理。
2.如权利要求1所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为
3.如权利要求2所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为
4.如权利要求1所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法，其特征在于，以刻蚀后的所述氮化硅层为掩膜对所述氮化钽层进行物理刻蚀采用的等离子体刻蚀的气体为氩气。
5.如权利要求4所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法，其特征在于，进行物理刻蚀时，氩气的流量为40ml/min～160ml/min，射频功率为300W～800W。
6.如权利要求1-5中任一项所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法，其特征在于，以所述图案化的光刻胶为掩膜对沟槽中部分光刻胶填充材料层及所述氮化硅层进行刻蚀利用CF4与Cl2气体组合执行刻蚀。
7.如权利要求1-5中任一项所述的用于MEMS传感器的刻蚀方法，其特征在于，所述沟槽的深度至少为3μm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105174207A (zh) * 2015-08-11 2015-12-23 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种三轴磁传感器的制造方法
CN109160487A (zh) * 2018-08-14 2019-01-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Mems三轴amr磁力传感器的制造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070046387A (ko) * 2005-10-31 2007-05-03 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자의 제조방법
JP2011086368A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 超狭寸法の磁気センサの製造プロセス
CN103178206A (zh) * 2013-02-26 2013-06-26 上海宏力半导体制造有限公司 用于三轴磁传感器的刻蚀方法
CN103400935A (zh) * 2013-07-24 2013-11-20 上海宏力半导体制造有限公司 3d磁传感器的形成方法
CN103400934A (zh) * 2013-07-24 2013-11-20 上海宏力半导体制造有限公司 3d磁传感器的形成方法
US20130337582A1 (en) * 2011-08-30 2013-12-19 Avalanche Technology Inc. Mram etching processes
CN103700623A (zh) * 2014-01-07 2014-04-02 上海华虹宏力半导体制造有限公司 氮化钽的刻蚀方法、磁传感器的形成方法
CN103730570A (zh) * 2014-01-07 2014-04-16 上海华虹宏力半导体制造有限公司 磁传感器的形成方法
CN103730351A (zh) * 2014-01-07 2014-04-16 上海华虹宏力半导体制造有限公司 刻蚀后的灰化方法及磁传感器的形成方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070046387A (ko) * 2005-10-31 2007-05-03 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자의 제조방법
JP2011086368A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 超狭寸法の磁気センサの製造プロセス
US20130337582A1 (en) * 2011-08-30 2013-12-19 Avalanche Technology Inc. Mram etching processes
CN103178206A (zh) * 2013-02-26 2013-06-26 上海宏力半导体制造有限公司 用于三轴磁传感器的刻蚀方法
CN103400935A (zh) * 2013-07-24 2013-11-20 上海宏力半导体制造有限公司 3d磁传感器的形成方法
CN103400934A (zh) * 2013-07-24 2013-11-20 上海宏力半导体制造有限公司 3d磁传感器的形成方法
CN103700623A (zh) * 2014-01-07 2014-04-02 上海华虹宏力半导体制造有限公司 氮化钽的刻蚀方法、磁传感器的形成方法
CN103730570A (zh) * 2014-01-07 2014-04-16 上海华虹宏力半导体制造有限公司 磁传感器的形成方法
CN103730351A (zh) * 2014-01-07 2014-04-16 上海华虹宏力半导体制造有限公司 刻蚀后的灰化方法及磁传感器的形成方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105174207A (zh) * 2015-08-11 2015-12-23 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种三轴磁传感器的制造方法
CN109160487A (zh) * 2018-08-14 2019-01-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Mems三轴amr磁力传感器的制造方法

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