在半导体基底形成台阶的方法
【技术领域】
本发明涉及半导体芯片制造技术领域,特别地,涉及一种在半导体基底形成台阶的方法。
【背景技术】
在芯片制造过程中,有时候需要在半导体基底(比如硅片)上形成多个台阶,诸如光栅系列产品,此类产品就是利用在硅片上形成高低不同、宽窄不同的图形,从而对照射到其上的光线产生干涉、衍射、反射等光学作用,达到一定的光学功能。
一般来说,在半导体基底形成台阶的制造工艺是通过在半导体基底上生长一定厚度的介质层,然后经过多次的光刻、刻蚀,从而形成这些台阶图形。
对于上述常规做法来说,存在以下两个严重的问题:
第一,除了第一层次的图形是做在平坦的介质层上以外,其他层次的图形制作前,介质层表面已经凹凸不平了,在涂覆光刻胶的时候,会严重影响涂胶的效果,诸如,有些地方的光刻胶很厚,有些地方的光刻胶很薄,不同厚度的光刻胶,对曝光时的曝光量等工艺条件的要求是不一样的,这就影响了曝光效果。
第二,在涂胶之前,由于介质层表面凸凹不平的的现象过于严重的时候,涂胶甚至无法正常完成,因为光刻胶是液体状,涂覆光刻胶时是在高速旋转的条件下进行了,介质层表面的凹凸不平,会使得光刻胶出现飞溅的效果,造成部分区域无法被光刻胶覆盖。
上述两个问题,当半导体基底上的台阶图形落差大的时候,会变得非常严重,光刻精度无法保证。另外,台阶图形的层次越多,上述两个问题也会变得越严重。
有鉴于此,有必要提供一种在半导体基底形成台阶的方法,以解决现有技术存在的上述问题。
【发明内容】
本发明的其中一个目的在于为解决上述问题而提供一种在半导体基底形成台阶的方法。
本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法,包括:在半导体基底表面的介质层涂覆第一光刻胶;利用所述第一光刻胶对所述介质层进行刻蚀,以在所述介质层形成第一台阶图形;在所述介质层表面形成SOG层,所述SOG层填充所述第一台阶图形;在所述SOG层表面涂覆第二光刻胶,利用所述第二光刻胶对所述SOG层和所述介质层进行刻蚀,以在所述介质层形成第二台阶图形。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,还包括:去除所述SOG层,以在所述半导体基底形成具有所述第一台阶图形和所述第二台阶图形的台阶结构。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,所述第二台阶图形的开口宽度大于所述第一台阶图形的开口宽度。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,所述第一台阶图形是所述台阶结构中具有最大深度的台阶图形。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,在所述台阶结构中,所述第二台阶图形深度仅次于所述第一台阶图形。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,所述介质层与所述SOG层之间的刻蚀选择比大于预设值。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,所述介质层为多晶硅层。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,利用所述第二光刻胶对所述SOG层和所述介质层进行刻蚀的步骤包括:利用所述第二光刻胶对所述SOG层进行干法刻蚀,其中,在所述介质层表面的SOG层被完全刻蚀时,所述介质层表面被暴露出来,而填充在所述第一台阶图形的SOG层仍然保留。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,所述SOG层的刻蚀宽度与所述第二台阶图形的开口宽度一致,并且大于所述第一台阶图形的开口宽度。
作为在本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法的一种改进,在一种优选实施例中,利用所述第二光刻胶对所述SOG层和所述介质层进行刻蚀的步骤还包括:通过干法刻蚀对所述介质层再次刻蚀操作,其中刻蚀完成之后,所述第二台阶图形形成在所述第一台阶图形周围,而在所述第一台阶图形填充的SOG层仍然保留在其中。
相较于现有技术,本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法通过采用先制作最深的台阶,然后涂覆SOG层,再基于所述SOG层制作次深度的台阶,然后重复上述步骤,由此可以使得每次光刻前,涂胶所面临的基底或者介质层表面都是平整的,从而确保了涂胶的效果和光刻效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,其中:
图1为本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法一种实施例的流程示意图;
图2~图9为图1所示的在半导体基底形成台阶的方法各个工艺步骤的示意图。
【具体实施方式】
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
为解决现有的制造工艺在半导体基底形成台阶时由于介质层表面不平整而存在的一系列问题,本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法通过采用先制作最深的台阶,然后涂覆SOG(Spin on Glass,旋涂式玻璃)层,再基于所述SOG层制作次深度的台阶,然后重复上述步骤,由此可以使得每次光刻前,涂胶所面临的基底或者介质层表面都是平整的,从而确保了涂胶的效果和光刻效果。
请参阅图1,其为本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法一种实施例的流程示意图。为便于说明,本实施例仅仅举例说明了在半导体基底形成两个台阶图形的做法;对于更多台阶图形的做法,可以采用参考本实施例提供的技术方案进行扩展来得到类似的方法。具体地,所述在半导体基底形成台阶的方法包括以下步骤:
步骤S1,在半导体基底形成介质层;
请参阅图2,首先提供一个半导体基底,所述半导体基底可以为硅衬底或者其他半导体材料的基底;接着,在所述半导体基底表面形成介质层,所述介质层要求与SOG层之间的刻蚀选择比大于预设值,以保证其与SOG层之间可以进行选择性刻蚀。在具体实施例中,所述介质层可以为多晶硅层或者氮化硅层,在本实施例中,如图2所示,以多晶硅层为例进行介绍。
步骤S2,在所述介质层表面涂覆第一光刻胶;
如图3所示,所述第一光刻胶涂覆在所述介质层表面,具体地,其可以用于制作第一台阶图形,其中所述第一台阶图形为本实施例中需要在所述半导体基底制作的目标台阶结构中具有最大深度的台阶图形。在所述第一光刻胶涂覆完成之后,可以对其进行第一台阶图形的曝光及显影的工艺。
步骤S3,利用所述第一光刻胶对所述介质层进行刻蚀,以在所述介质层形成第一台阶图形;
如图4所示,在步骤S3中,可以利用所述第一光刻胶通过干法刻蚀工艺对所述介质层进行第一次刻蚀操作,从而在所述介质层形成所述第一台阶层,即在所述介质层形成所述目标台阶结构中具有最大深度的台阶层。
步骤S4,在所述介质层表面形成SOG层,所述SOG层填充所述第一台阶图形;
请参阅图5,在所述第一台阶图形制作完成之后,可以首先去除所述介质层表面的光刻胶;在步骤S4中,所述SOG层(即旋涂式玻璃层)可以直接涂覆在所述介质层表面并进行固化,并且,在涂覆过程中,所述SOG层可以填充所述第一台阶图形,从而使所述介质层表面平整,也即是说,所述SOG层可以作为平坦层,保证后续其他工艺步骤的平整性。
步骤S5,在所述SOG层表面涂覆第二光刻胶;
如图6所示,所述第二光刻胶涂覆在所述SOG层表面,具体地,其可以用于制作第二台阶图形,其中所述第二台阶图形为本实施例中需要在所述目标台阶结构中深度仅次于所述第一台阶图形的台阶图形。由于所述SOG层的存在,因此在所述第二光刻胶的涂覆过程中,器件表面是平整的,因此可以避免由于器件表面不平整造成光刻胶均匀而引起的一系列问题。相类似地,在所述第二光刻胶涂覆完成之后,可以对其进行第二台阶图形的曝光及显影的工艺。
步骤S6,利用所述第二光刻胶对所述SOG层进行刻蚀;
请参阅图7,在所述第二光刻胶形成在所述SOG层之后,可以利用所述第二光刻胶并通过干法刻蚀工艺对所述介质层表面的SOG层进行刻蚀,其中所述SOG层的刻蚀宽度与所述第二台阶图形的开口宽度一致,并且大于所述第一台阶图形的开口宽度。另一方面,在步骤S6中,当所述介质层表面的SOG层被完全刻蚀时,所述介质层表面被暴露出来,但是填充在所述第一台阶图形的SOG层仍然保留,如图7所示。
步骤S7,利用所述第二光刻胶和所述SOG层对所述介质层进行刻蚀,以在所述介质层形成第二台阶图形;
请参阅图8,在所述SOG层刻蚀完成之后,在所述SOG层的蚀刻开口区域,所述介质层表面暴露出来,因此可以通过干法刻蚀对所述介质层进行第二次刻蚀操作;在所述介质层刻蚀过程中,由于所述介质层与所述SOG层之间具有较大的刻蚀选择比,因此所述介质层的刻蚀并不会对原来填充在所述第一台阶图形的SOG层造成影响。也即是说,在步骤S7的关于所述介质层的第二次刻蚀完成之后,所述第二台阶图形便形成在所述第一台阶图形周围,但所述SOG层仍然保留在所述第一台阶图形中。由于所述第一台阶图形周围已经被刻蚀成所述第二台阶图形,因此所述SOG层的顶部便部分凸出在所述第二台阶图形的表面,如图8所示。
步骤S8,去除所述第二光刻胶和所述SOG层;
具体地,请参阅图9,所述第二光刻胶可以通过浓硫酸进行去除,而所述SOG层可以通过氢氟酸进行去除,在所述第二光刻胶和所述SOG层去除之后,在所述半导体基底形成具有所述第一台阶图形和所述第二台阶图形的台阶结构。
应当理解,上述实施例仅是以具有两级台阶图形的台阶结构作为例子进行描述,如需要进行第三级及以上的台阶图形的制作,可以参照上述实施例进行类似的工艺处理。比如,若需要制作第三级台阶图形,在步骤S8中可以仅去除所述第二光刻胶,而保留所述SOG层,并且,在用于制作所述第三级台阶图形的第三光刻胶涂覆之前,在所述SOG层和所述介质层表面进一步形成另一个SOG层,从而保证后续第三级台阶图形制作过程中器件表面的平整性。
相较于现有技术,本发明提供的在半导体基底形成台阶的方法具有以下特点:
第一,常规技术的做法是先做浅台阶,再做深台阶图形,而本发明提供的方法是先刻蚀最深的台阶,再逐步刻蚀较浅的台阶。
第二,每次涂胶前,因为有SOG层的存在,光刻胶表面都是平整的,并且光刻胶的厚度均匀性可以得到保证,使得曝光时,不同区域的光刻胶厚度一样,不会因为光刻胶厚度的差异造成光刻精度的降低。
第三,在制作下一层图形前,仅仅需要去除光刻胶,不需要去除SOG。这可以保证即便台阶落差很大,后续涂覆SOG层时,也可以很好的做到使得基底表面平整。
第四,本发明提供的方法对于多台阶、高落差的图形结构,最为有效。
以上所述的仅是本发明的实施方式,在此应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出改进,但这些均属于本发明的保护范围。