CN108107683B - 具有高台阶结构的硅片表面光刻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，该光刻方法包括以下步骤：S1、提供硅片、光刻胶以及溶剂，硅片的表面具有台阶结构，台阶结构包括台阶顶部、台阶底部、衔接台阶顶部和台阶底部的台阶侧壁以及尖角；S2、将硅片置于烘箱中进行HMDS涂布；S3、将涂布后的硅片放在喷涂机台上，将光刻胶和溶剂以一定比例配制混合均匀，通过喷涂机台以喷涂的方式在硅片上进行光刻胶涂布；S4、将光刻胶涂布后的硅片放在双面曝光机上，根据涂胶膜的厚度调整曝光系数，在台阶顶部和台阶底部同时进行曝光处理，最后通过显影在台阶顶部和台阶底部形成光刻图形。该光刻方法能够实现在具有高台阶的结构硅片的台阶底部和台阶顶部同时实现高分辨率的图形。

Description

具有高台阶结构的硅片表面光刻方法
技术领域
本发明涉及一种具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，属于微机电器件领域。
背景技术
传统光刻是在晶圆的表面做出光刻图形，即平面工艺。现有的MEMS应用于激光封装基座的产品工艺内会具有高台阶的结构，需要在结构的顶部和底部同时涂光刻胶覆盖保护。而现有已知的可以获得高台阶的台阶顶部和台阶底部的图形的方法一般是采用多次曝光的方式，先将台阶底部的图形区域曝光定义，再通过光罩黑区将台阶底部的图形区域遮挡进行台阶顶部图形的曝光，从而实现台阶顶部及台阶底部图形的定义。然而，现有的方案需要进行两次曝光以及设计两块光罩来实现台阶顶部及台阶底部图形的定义，作业耗时长，成本高，同时还需要考虑两块光罩之间的套刻精度及对产品的影响。
基于上述情况，本发明提供一种方能够实现在具有高台阶的结构硅片的台阶底部和台阶顶部同时实现高分辨率的图形的光刻方法，而且台阶侧壁能被光刻胶覆盖保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，包括以下步骤：
S1、提供硅片、光刻胶以及溶剂，所述硅片的表面具有台阶结构，所述台阶结构包括台阶顶部、台阶底部、衔接所述台阶顶部和台阶底部的台阶侧壁以及尖角；
S2、将所述硅片置于烘箱中进行HMDS涂布；
S3、将HMDS涂布后的硅片放在喷涂机台上，再将所述光刻胶和溶剂以一定比例配制混合均匀，然后通过所述喷涂机台以喷涂的方式在硅片上进行光刻胶涂布；
S4、将光刻胶涂布后的硅片放在双面曝光机上，根据涂胶膜的厚度调整曝光系数，在所述台阶顶部和台阶底部同时进行曝光处理，最后通过显影在所述台阶顶部和台阶底部形成光刻图形。
进一步地，步骤S1中，所述硅片经过氢氧化钾湿法腐蚀或深硅刻蚀处理，以形成所述台阶结构。
进一步地，所述台阶结构的高度为100至500μm。
进一步地，所述台阶结构的宽度为500至1200μm。
进一步地，所述台阶结构的长度为1至15㎝。
进一步地，相邻所述台阶结构的距离为1.6至8μm。
进一步地，步骤S3中，所述光刻胶与溶剂的体积比为1:2至1:20。
进一步地，步骤S3中，在所述光刻胶涂布过程中，所述台阶底部的涂胶膜厚度大于2μm，和/或，所述台阶顶部的涂胶膜厚度大于3μm，和/或，所述台阶侧壁和尖角的涂胶膜厚度大于1μm。
为达到上述目的，本发明还提供了一种硅片，所述硅片由权利要求1至8中任一项所述的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法所得到，所述硅片上具有台阶结构，所述台阶结构包括台阶顶部、台阶底部、衔接所述台阶顶部和台阶底部的台阶侧壁以及尖角，在所述台阶顶部和台阶底部上具有光刻图形。
进一步地，所述台阶结构的高度为100至500μm，宽度为500至1200μm，长度为1至15㎝，相邻所述台阶结构的距离为1.6至8μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法通过喷涂的方式解决光刻胶在台阶底部、台阶侧壁、台阶顶部以及尖角处覆盖的均匀性，并以一次曝光的方法替代传动的两次曝光，最后在台阶底部和台阶顶部同时得到光刻图形。故，该具有高台阶结构的硅片表面光刻方法通过一次曝光同时达到台阶顶部及台阶底部图形的定义，其作业耗时较短，无需多块光罩，成本大幅度降低，且无需考虑光罩上不同区域图形的套刻精度，工艺更简便，同时，台阶侧壁能被光刻胶覆盖保护。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明所示的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法的流程步骤图；
图2为本发明所示的硅片的结构示意图；
图3为本发明实施例一所示的硅片台阶顶部尖角的SEM电镜图；
图4为本发明实施例一所示的硅片台阶顶部尖角的结构示意图；
图5为本发明实施例一所示的硅片台阶底部尖角的SEM电镜图；
图6为本发明实施例一所示的硅片台阶底部尖角的结构示意图；
图7为本发明实施例一所示的硅片表面的电镜照片图；
图8为本发明实施例一所示的硅片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，本发明所示的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，包括以下步骤：
S1、提供硅片、光刻胶以及溶剂，所述硅片经过氢氧化钾湿法腐蚀或深硅刻蚀处理，以形成所述台阶结构，所述台阶结构包括台阶顶部、台阶底部、衔接所述台阶顶部和台阶底部的台阶侧壁以及尖角；
S2、将所述硅片置于烘箱中进行HMDS涂布；
S3、将HMDS涂布后的硅片放在喷涂机台上，再将所述光刻胶和溶剂以一定比例配制混合均匀，优选为1:2至1:20，然后通过所述喷涂机台以喷涂的方式在硅片上进行光刻胶涂布，其中，所述台阶底部的涂胶膜厚度大于2μm，所述台阶顶部的涂胶膜厚度大于3μm，所述台阶侧壁和尖角的涂胶膜厚度大于1μm，同时，需保证所述台阶侧壁和尖角处完全被上述光刻胶覆盖；
S4、将光刻胶涂布后的硅片放在双面曝光机上，根据涂胶膜的厚度调整曝光系数，在所述台阶顶部和台阶底部同时进行曝光处理，最后通过显影在所述台阶顶部和台阶底部形成光刻图形。
请参见图2，硅片上的台阶结构包括台阶顶部1、台阶底部2、衔接所述台阶顶部1和台阶底部2的台阶侧壁3以及尖角4，其中，所述台阶结构的高度为100至500μm，宽度为500至1200μm，长度为1至15㎝，相邻所述台阶结构的距离为1.6至8μm。
下面将结合具体的实施例来对本发明进行进一步详细地说明。
实施例一
按照正常的黄光工艺，将由KOH湿法刻蚀了300μm高度的高台阶结构的硅片在烘箱中进行HMDS涂布，随后在喷涂机台上采用1:10配比的光刻胶及溶剂，以喷涂的方式在硅片上进行光刻胶涂布，确认台阶侧壁以及尖角处被光刻胶完全覆盖(见图3至图6)，且台阶底部的涂胶膜确认为4um，台阶顶部的涂胶膜确认为6um，台阶侧壁及尖角的涂胶膜厚确认为2um。最后将硅片置于双面曝光机中，根据涂胶膜的厚度来调整曝光系数，同时在台阶底部和台阶顶部进行曝光处理，然后进行显影，得到台阶底部和台阶顶部都具有光刻图形的硅片，请参见图7和图8。
实施例二
按照正常的黄光工艺，将由KOH湿法刻蚀了150μm高度的高台阶结构的硅片在烘箱中进行HMDS涂布，随后在喷涂机台上采用1:8配比的光刻胶及溶剂，以喷涂的方式在硅片上进行光刻胶涂布，确认台阶侧壁以及尖角处被光刻胶完全覆盖，且台阶底部的涂胶膜确认为2um，台阶顶部的涂胶膜确认为3um，台阶侧壁及尖角的涂胶膜厚确认为1um。最后将硅片置于双面曝光机中，根据涂胶膜的厚度来调整曝光系数，同时在台阶底部和台阶顶部进行曝光处理，然后进行显影，得到台阶底部和台阶顶部都具有光刻图形的硅片。
实施例三
按照正常的黄光工艺，将由KOH湿法刻蚀了500μm高度的高台阶结构的硅片在烘箱中进行HMDS涂布，随后在喷涂机台上采用1:20配比的光刻胶及溶剂，以喷涂的方式在硅片上进行光刻胶涂布，确认台阶侧壁以及尖角处被光刻胶完全覆盖，且台阶底部的涂胶膜确认为6um，台阶顶部的涂胶膜确认为6um，台阶侧壁及尖角的涂胶膜厚确认为4um。最后将硅片置于双面曝光机中，根据涂胶膜的厚度来调整曝光系数，同时在台阶底部和台阶顶部进行曝光处理，然后进行显影，得到台阶底部和台阶顶部都具有光刻图形的硅片。
综上所述：本发明的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法通过喷涂的方式解决光刻胶在台阶底部、台阶侧壁、台阶顶部以及尖角处覆盖的均匀性，并以一次曝光的方法替代传动的两次曝光，最后在台阶底部和台阶顶部同时得到光刻图形。故，该具有高台阶结构的硅片表面光刻方法通过一次曝光同时达到台阶顶部及台阶底部图形的定义，其作业耗时较短，无需多块光罩，成本大幅度降低，且无需考虑光罩上不同区域图形的套刻精度，工艺更简便，同时，台阶侧壁能被光刻胶覆盖保护。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、提供硅片、光刻胶以及溶剂，所述硅片的表面具有台阶结构，所述台阶结构的高度为100至500μm；所述台阶结构包括台阶顶部、台阶底部、衔接所述台阶顶部和台阶底部的台阶侧壁以及尖角；
S2、将所述硅片置于烘箱中进行HMDS涂布；
S3、将HMDS涂布后的硅片放在喷涂机台上，再将所述光刻胶和溶剂以一定比例配制混合均匀，然后通过所述喷涂机台以喷涂的方式在硅片上进行光刻胶涂布；
S4、将光刻胶涂布后的硅片放在双面曝光机上，根据涂胶膜的厚度调整曝光系数，在所述台阶顶部和台阶底部同时进行曝光处理，最后通过显影在所述台阶顶部和台阶底部形成光刻图形。
2.如权利要求1所述的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，其特征在于，步骤S1中，所述硅片经过氢氧化钾湿法腐蚀或深硅刻蚀处理，以形成所述台阶结构。
3.如权利要求1或2所述的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，其特征在于，所述台阶结构的宽度为500至1200μm。
4.如权利要求1或2所述的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，其特征在于，所述台阶结构的长度为1至15㎝。
5.如权利要求1或2所述的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，其特征在于，相邻所述台阶结构的距离为1.6至8μm。
6.如权利要求1所述的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，其特征在于，步骤S3中，所述光刻胶与溶剂的体积比为1:2至1:20。
7.如权利要求1或6所述的具有高台阶结构的硅片表面光刻方法，其特征在于，步骤S3中，在所述光刻胶涂布过程中，所述台阶底部的涂胶膜厚度大于2μm，和/或，所述台阶顶部的涂胶膜厚度大于3μm，和/或，所述台阶侧壁和尖角的涂胶膜厚度大于1μm。
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