[发明专利]一种掩模板及其定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，特别涉及一种掩模板及其定位方法。

背景技术

半导体集成电路（CMOS）工艺和微机电（MEMS）系统工艺中都涉及到大量的镀膜工艺，使用的方法有溅射、电子束蒸发、热蒸发、化学气相沉积等方法。

通常在镀膜之后的晶圆上还需要制备各种图形。常用的方法有两种，刻蚀和剥离。这两种方法的工艺顺序一般如下所示：

刻蚀方法的工艺顺序：

1. 在晶圆上镀膜：在晶圆的整个表面上用溅射、电子束蒸发、热蒸发、化学气相沉积等方法镀上一层薄膜；

2. 旋涂一层光刻胶：将光刻胶置于镀膜的晶圆表面上，旋转该晶圆使得光刻胶在离心力的作用下覆盖于整个晶圆的镀膜表面；

3. 烘烤固化：在适当的温度下使得光刻胶固化；

4. 光刻：对光刻胶进行局部曝光形成所需的图案；

5. 显影：经过显影剂处理除去未曝光的光刻胶；

6. 刻蚀：通过各种刻蚀方法除去未被光刻胶保护的镀膜层；以及

7. 去胶：除去剩余的光刻胶。

剥离方法的工艺顺序：

1. 在晶圆上旋涂一层光刻胶：将光刻胶置于镀膜的晶圆表面上，旋转该晶圆使得光刻胶在离心力的作用下覆盖于整个晶圆的表面；

2. 烘烤固化：在适当的温度下使得光刻胶固化；

3. 光刻：对光刻胶进行局部曝光形成所需的图案；

4. 显影：经过显影剂处理除去未曝光的光刻胶；

5. 镀膜：对整个晶圆表面进行镀膜，使得除去光刻胶的部分直接镀在晶圆上，而被光刻胶覆盖的部分镀在光刻胶上；以及

6. 剥离：剥离剩余的光刻胶以及光刻胶上的薄膜。

这两种方法，除了镀膜这一步以外，都需要经历５－6个步骤才能得到想要的图形。已经有专门的光刻和刻蚀设备来实现这些功能，能获得的图形最小线条宽度可以达到180 nm。

上述这两种方法有一项基本要求，即光刻胶必须可以均匀涂布在整个晶圆上。然而，MEMS技术中有一些特殊工艺却使得在某些情况下，这一基本要求不能得到满足。

与CMOS工艺不同，几乎所有的MEMS器件都会用到体工艺，即涉及到硅晶圆的深刻蚀，外表特征上表现为悬臂梁、空腔、凹槽等结构。要获得这些结构，必须对硅晶圆进行几十微米甚至几百微米的深刻蚀。进行深刻蚀之后，晶圆的表面不再平整，因此不能再用传统的旋涂方式涂布光刻胶。即使用喷涂的方式涂布光刻胶，后续的光刻、去胶也存在一系列的技术难题。如果深刻蚀之后需要进一步在凹陷区域内镀膜并成图形，原有的刻蚀和剥离方法都将不能使用。

掩模板是可以解决该问题的一种简单的传统方法。通常的方式是，取一块金属薄板（通常取热膨胀系数较小的材料），直接将需要镀膜的区域的图形通过机械加工的方法制作在金属板上，即将需要镀膜的区域镂空。生长的时候，将掩模板置于晶圆前方，镀膜材料被掩模板部分遮挡后，在晶圆上直接成形。

这种方法简单易行，相比于刻蚀和剥离，节省了六步工艺，并且掩模板可以重复使用，节省了成本。尽管如此，掩模板方法并不能取代刻蚀和剥离方法，因为它有一个固有的局限性，即掩模板自身的厚度所造成的遮挡效应。掩模板本身不能太薄，否则其刚性不能保证，容易变形，通常的掩模板都是在几百微米到一毫米这个范围。需要生长的图形线宽应该在厚度的三倍以上时，遮挡效应比较不明显。因此，掩模板方法适用于在MEMS工艺和光学镀膜工艺中制备尺寸比较大（毫米级以上）的图形。而微米以及微米以下尺度图形的成形，仍然需要通过刻蚀或剥离来完成。

传统的掩模板方法中有几个缺陷：

1. 掩模板加工用的是机械方法，图形加工精度比较低。

2. 掩模板所用的是金属薄板，本身的平整度比较差。

3. 将掩模板置于晶圆前方时，两者采用的是手动对准方式，精度很差。

4. 掩模板与晶圆接触，靠的是夹具固定，但在镀膜过程中，仍然可能发生相对移动，造成图形错位。

发明内容

针对传统掩模板方法的上述缺点，本发明提出一种新的掩模板及其定位方法，使得能够更好地将掩模板的方法用于MEMS器件的制备工艺中。

根据本发明的第一个方面，提供了一种掩模板，其特征在于，所述掩模板上具有至少一个用于定位的第一凹坑或通孔，用于与销钉套合。

优选地，所述第一凹坑或通孔内嵌有销钉，所述销钉高度大于所述第一凹坑或通孔的深度。