[发明专利]一种同时在深沟槽底部和顶部形成图形的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种同时在深沟槽底部和顶部形成图形的工艺方法。

背景技术

在某些具有深沟槽结构的器件中，要求在深沟槽的底部和顶部同时形成图形，如图1所示的三维MEMS(Micro-electromechanical Systems：微电子机械系统)器件中Z方向上的感应器件，需要在深沟槽200的底部和顶部形成磁性薄膜层图形601和602。图2(A)和图2(B)分别是使用正性光刻胶和负性光刻胶一步光刻法的效果示意图，由此可知，无论是使用正性光刻胶还是负性光刻胶，在曝光的过程中，由于DOF(Depthof Focus：焦深)的限制，以及光刻胶对曝光光强的吸收，深沟槽的底部的光刻胶无法获得足够强的光能量进行曝光，因此显影后都无法在深沟槽的底部形成光刻胶图形，因此也就无法通过刻蚀的方法在深沟槽的底部和顶部都形成磁性薄膜层的图形。

为了解决上述问题，有一种可选的方法，即使用两步光刻和两次刻蚀法，其步骤如下:(1)进行第一次涂胶、曝光和显影，在深沟槽底部形成光刻胶图形，(2)以上述光刻胶图形为掩模，刻蚀深沟槽底部磁性薄膜层，在深沟槽200底部形成磁性薄膜层图形601(见图1)，(3)进行第二次涂胶、曝光和显影，在深沟槽顶部形成光刻胶图形，(2)以上述光刻胶图形为掩模，刻蚀深沟槽顶部磁性薄膜层，在深沟槽200顶部形成磁性薄膜层图形602(见图1)。由此可知，上述方法分别使用了两次涂胶、两次曝光(同时需使用两块掩膜版)、两次显影和两次刻蚀，虽然能够分别在深沟槽的底部和顶部分别形成所需的磁性薄膜层图形，但工艺复杂，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种同时在深沟槽底部和顶部形成图形的工艺方法，以解决传统一步光刻法无法同时在深沟槽底部和顶部形成图形的问题，以及两步光刻和刻蚀方法中工艺复杂，成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种同时在深沟槽底部和顶部形成图形的工艺方法，包括以下步骤：

（1）提供一需要在深沟槽底部和顶部形成图形的硅片；

（2）光刻胶的涂布和烘烤；

（3）使用具有目标图形的掩膜版进行曝光，形成光刻胶潜影；

（4）用硅烷化剂对上述具有光刻胶潜影的光刻胶进行硅烷基化处理，将潜影图形转化成硅烷基化图形；

（5）以上述硅烷基化图形为掩膜层，干法刻蚀光刻胶，在深沟槽底部和顶部同时形成图形；

（6）以上述硅烷基化图形和剩余光刻胶为掩膜层，刻蚀深沟槽底部和顶部的薄膜层，在深沟槽底部和顶部同时形成该薄膜层的图形。

在步骤(1)中，在所述硅片上，已经形成了一深沟槽结构。在所述深沟槽的底部、侧壁和顶部都已生长了一层薄膜层，该薄膜层就是需形成最终图形的薄膜层。所述薄膜层是介质薄膜层，金属硅化物薄膜层，金属薄膜层，或其任意组合。

在步骤(2)中，所述的光刻胶在曝光前不含羟基和羧酸基成分，经曝光后能生成羟基或/和羧酸基成分。所述光刻胶在烘烤以后的厚度为2-100微米；所述光刻胶在烘烤以后的厚度要大到足以完全覆盖所述的深沟槽。所述光刻胶的涂布使用旋涂或喷涂的方式。

在步骤(3)中，所述的曝光光源是波长436纳米的G-line，波长365纳米的I-line，波长248纳米的KrF和波长193纳米的ArF中的任意一种，优选地，所述的曝光光源是波长365纳米的I-line。

在步骤(4)中，所述的硅烷化剂包括六甲基二硅氮烷，四甲基二硅氮烷，二甲基甲硅烷二甲胺，N,N-二乙氨基三甲基硅烷，优选地，所述的硅烷化剂是六甲基二硅氮烷。所述的硅烷基化处理是将步骤(3)所获得的具有目标图形潜影的光刻胶暴露于液态或气态的所述硅烷化剂中，进行化学反应，其反应温度为50-150℃，反应时间为30-300秒。

在步骤(5)中，所述的干法刻蚀是以氧气为主要刻蚀气体的等离子体干法刻蚀，其氧气流量为50-2000标准状态的立方厘米/分钟，源射频功率为100-1500瓦，气体压力为20-2000毫托。