氮化鉭的刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氮化鉭的刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電子機(jī)械系統(tǒng)Micro Electro Mechanical Systems, MEMS傳感器是通過對構(gòu)成 絕緣體上娃Silicon On Insulator, SOI基板的娃基板進(jìn)行微細(xì)加工以形成可動電極部和 固定電極部。所述細(xì)微的傳感器通過可動電極部的動作，可作為加速傳感器、壓力傳感器、 振動型陀螺儀，或者微型繼電器等進(jìn)行使用。其中，MEMS傳感器的制造工藝中，氮化鉭是一 種常用的導(dǎo)電材料和掩膜材料。
[0003] 現(xiàn)有的氮化鉭的刻蝕方法包括如下步驟：
[0004] 提供襯底，在所述襯底表面形成氮化鉭層，在所述氮化鉭層表面形成氮化硅層，在 所述氮化硅層表面形成圖案化的光刻膠層；
[0005] 以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，對所述氮化硅層進(jìn)行刻蝕；
[0006] 以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，對所述氮化鉭層進(jìn)行部分刻蝕。
[0007] 請參考圖1，其為采用現(xiàn)有工藝刻蝕氮化鉭層后其表面的SEM圖譜。如圖1所示 氮化鉭層的表面較粗糙，這是因?yàn)槔矛F(xiàn)有的工藝刻蝕氮化鉭刻蝕后的氮化鉭層表面出現(xiàn) 通過常規(guī)的刻蝕或者剝離工藝難以去除的聚合物，而這種聚合物會造成氮化鉭層表面的粗 糙，導(dǎo)致制造的MEMS傳感器性能下降的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種氮化鉭的刻蝕方法，以解決使用現(xiàn)有的工藝刻蝕氮化 鉭，刻蝕后的氮化鉭層表面出現(xiàn)通過常規(guī)的刻蝕或者剝離工藝難以去除的聚合物，而這種 聚合物會造成氮化鉭層表面粗糙，導(dǎo)致制造的MEMS傳感器性能下降的問題。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氮化鉭的刻蝕方法，所述氮化鉭的刻蝕方 法包括以下步驟：
[0010] 提供襯底，所述襯底表面依次形成有氮化鉭層、氮化硅層及圖案化的光刻膠層；
[0011] 以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，對所述氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕；
[0012] 部分刻蝕完成后，對所述氮化硅層表面的光刻膠層進(jìn)行灰化工藝；
[0013] 對部分刻蝕后的所述氮化硅層進(jìn)行刻蝕，并暴露出所述氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕后 其下面的氮化鉭層；
[0014] 以剩余的氮化硅層為硬掩膜，對暴露的氮化鉭層進(jìn)行部分刻蝕。
[0015] 可選的，在所述的氮化鉭的刻蝕方法中，所述氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕后剩余氮化 硅層的厚度為100A~300A。
[0016] 可選的，在所述的氮化鉭的刻蝕方法中，所述氮化鉭層進(jìn)行部分刻蝕后剩余氮化 鉭層的厚度為450A~750A。
[0017] 可選的，在所述的氮化鉭的刻蝕方法中，所述灰化工藝的溫度為80°C~150°C。
[0018] 可選的，在所述的氮化鉭的刻蝕方法中，所述灰化工藝的灰化氣體包括氧氣和含 氟的刻蝕氣體。
[0019] 可選的，在所述的氮化鉭的刻蝕方法中，所述含氟的刻蝕氣體為CF4、C2F 6、C4F8、 CHF3、SF6中的一種或多種。
[0020] 可選的，在所述的氮化鉭的刻蝕方法中，所述氧氣的流量為lOOOml/min~ 3000ml/min〇
[0021] 可選的，在所述的氮化鉭的刻蝕方法中，所述含氟的刻蝕氣體的流量為IOml/ min ~100ml/min〇
[0022] 在本發(fā)明所提供的氮化鉭的刻蝕方法中，在以圖案化的光刻膠層為掩膜，對所述 氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕的步驟后添加了對所述氮化硅層表面的光刻膠層進(jìn)行灰化工藝的 步驟，該步驟目的是去除光刻膠層，避免現(xiàn)有工藝中以光刻膠層為掩膜刻蝕氮化鉭層時(shí)，光 刻膠會與氮化鉭反應(yīng)生成難以去除的聚合物造成氮化鉭層表面的粗糙的問題，從而提供了 制造的MEMS傳感器性能。
【附圖說明】
[0023] 圖1是采用現(xiàn)有工藝刻蝕氮化鉭層后其表面的SEM圖譜；
[0024] 圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中刻蝕氮化鉭的方法的流程圖；
[0025] 圖3a~3e是本發(fā)明一實(shí)施例中氮化鉭的刻蝕方法中各個(gè)步驟的剖面示意圖；
[0026] 圖4是采用本發(fā)明的氮化鉭的刻蝕方法后氮化鉭層表面的SEM圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的氮化鉭的刻蝕方法作進(jìn)一步詳細(xì)說 明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用 非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目 的。
[0028] 請參考圖2,本發(fā)明一實(shí)施例中刻蝕氮化鉭的方法的流程圖，如圖2所示，所述刻 蝕氮化鉭的方法包括以下步驟：
[0029] 首先，請參考圖3a，執(zhí)行步驟Sl，提供襯底10,所述襯底10表面依次形成有氮化鉭 層11、氮化硅層12及圖案化的光刻膠層13。
[0030] 接著，請參考圖3b，執(zhí)行步驟S2,以所述圖案化的光刻膠層13為掩膜，對所述氮化 硅層12進(jìn)行部分刻蝕；其中，所述氮化硅層12進(jìn)行部分刻蝕后剩余氮化硅層12的厚度為 IOOA~300A,這里剩余的氮化硅層12覆蓋于氮化鉭層11表面起到隔離的作用，以避免光 刻膠與氮化鉭發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生聚合物。
[0031] 接著，請參考圖3c，執(zhí)行步驟S3,部分刻蝕完成后，對所述氮化硅層12表面的光刻 膠層13進(jìn)行灰化工藝；其中，所述灰化工藝的溫度為80°C~150°C;所述灰化工藝的灰化氣 體包括氧氣和含氟的刻蝕氣體。
[0032] 進(jìn)一步的，所述含氟的刻蝕氣體為CF4、C2F6、C 4F8、CHF3、SF6中的一種或多種，所 述含氟的刻蝕氣體的流量為l〇ml/min~100ml/min。較佳的，所述氧氣的流量為1000 ml/ min ~3000ml/min〇
[0033] 具體的，步驟S3的存在是為了去除產(chǎn)生聚合物的反應(yīng)物之一即光刻膠，在后續(xù)對 氮化鉭進(jìn)行刻蝕時(shí)，沒有光刻膠的存在，就不會產(chǎn)生聚合物，考慮到去除光刻膠不徹底的情 況，在去除光刻膠之前刻蝕氮化硅層12時(shí)是采用部分刻蝕，而非全部刻蝕，也就是說此時(shí) 氮化鉭層11表面覆蓋有部分刻蝕后的氮化硅層12,因此避免殘留的光刻膠與其下面的氮 化鉭反應(yīng)的情況的發(fā)生，進(jìn)一步為杜絕產(chǎn)生聚合物奠定基礎(chǔ)。
[0034] 接著，請參考圖3d，執(zhí)行步驟S4,對部分刻蝕后的所述氮化硅層12進(jìn)行刻蝕，并暴 露出所述氮化硅層12進(jìn)行部分刻蝕后其下面的氮化鉭層11。這里在對部分刻蝕后的所述 氮化硅層12進(jìn)行刻蝕采用各向同性的干法刻蝕，在對氮化硅層12進(jìn)行各向同性的干法刻 蝕的同時(shí)，還將殘留于氮化硅層12表面的光刻膠一同刻蝕掉，避免了殘留光刻膠與氮化鉭 層11反應(yīng)產(chǎn)生聚合物的機(jī)會。
[0035] 接著，請參考圖3e，執(zhí)行步驟S5,以剩余的氮化硅層12為硬掩膜，對暴露的氮化鉭 層11進(jìn)行部分刻蝕。其中，所述氮化鉭層11進(jìn)行部分刻蝕后剩余氮化鉭層11的厚度為 450A ~750A。
[0036] 選擇氮化硅層12作為硬掩膜對所述氮化鉭層11進(jìn)行部分刻蝕，避免了采用現(xiàn)有 的工藝刻蝕氮化鉭層11采用光刻膠層13作為掩膜會出現(xiàn)光刻膠中的碳與氮化鉭中的鉭反 應(yīng)生成難以聚合物的現(xiàn)象，從而使氮化鉭表面較為清潔、光滑，提高了所制造的MEMS傳感 器性能。
[0037] 請參考圖4,其為采用本發(fā)明的氮化鉭的刻蝕方法后氮化鉭層表面的SEM圖譜。將 圖4與圖1對比可見采用本發(fā)明的氮化鉭的刻蝕方法后氮化鉭層11表面較為平滑。
[0038] 綜上，在本發(fā)明所提供的氮化鉭的刻蝕方法中，在以圖案化的光刻膠層為掩膜，對 所述氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕的步驟后添加了對所述氮化硅層表面的光刻膠層進(jìn)行灰化工 藝的步驟，該步驟目的是去除光刻膠層，避免現(xiàn)有工藝中以光刻膠層為掩膜刻蝕氮化鉭層 時(shí)，光刻膠會與氮化鉭反應(yīng)生成難以去除的聚合物造成氮化鉭層表面的粗糙的問題，從而 提供了制造的MEMS傳感器性能。
[0039] 上述描述僅是對本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā) 明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù) 范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氮化鉭的刻蝕方法，其特征在于，包括以下步驟： 提供襯底，所述襯底表面依次形成有氮化鉭層、氮化硅層及圖案化的光刻膠層； 以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，對所述氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕； 部分刻蝕完成后，對所述氮化硅層表面的光刻膠層進(jìn)行灰化工藝； 對部分刻蝕后的所述氮化硅層進(jìn)行刻蝕，并暴露出所述氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕后其下 面的氮化鉭層； 以剩余的氮化硅層為硬掩膜，對暴露的氮化鉭層進(jìn)行部分刻蝕。
2. 如權(quán)利要求1所述的氮化鉭的刻蝕方法，其特征在于，所述氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕 后剩余氮化硅層的厚度為IOO人~300入。
3. 如權(quán)利要求1所述的氮化鉭的刻蝕方法，其特征在于，所述氮化鉭層進(jìn)行部分刻蝕 后剩余氮化鉭層的厚度為450人~7501
4. 如權(quán)利要求1所述的氮化鉭的刻蝕方法，其特征在于，所述灰化工藝的溫度為 80°C ~150°C。
5. 如權(quán)利要求4所述的氮化鉭的刻蝕方法，其特征在于，所述灰化工藝的灰化氣體包 括氧氣和含氟的刻蝕氣體。
6. 如權(quán)利要求5所述的氮化鉭的刻蝕方法，其特征在于，所述含氟的刻蝕氣體為CF 4、 C2F6、C4F8、CHF3、SF6 中的一種或多種。
7. 如權(quán)利要求5所述的氮化鉭的刻蝕方法，其特征在于，所述氧氣的流量為1000 ml/ min ~3000ml/min〇
8. 如權(quán)利要求5所述的氮化鉭的刻蝕方法，其特征在于，所述含氟的刻蝕氣體的流量 為 10ml/min ~100ml/min〇
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種氮化鉭的刻蝕方法，在以圖案化的光刻膠層為掩膜，對所述氮化硅層進(jìn)行部分刻蝕的步驟后添加了對所述氮化硅層表面的光刻膠層進(jìn)行灰化工藝的步驟，該步驟目的是去除光刻膠層，避免現(xiàn)有工藝中以光刻膠層為掩膜刻蝕氮化鉭層時(shí)，光刻膠會與氮化鉭反應(yīng)生成難以去除的聚合物造成氮化鉭層表面的粗糙的問題，從而提供了制造的MEMS傳感器性能。
【IPC分類】B81C1-00
【公開號】CN104671196
【申請?zhí)枴緾N201510052254
【發(fā)明人】張振興, 奚裴, 熊磊
【申請人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月31日