[发明专利]一种衬底的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种衬底的刻蚀方法。

背景技术

在半导体工艺中，掩膜技术是一项非常重要的技术。通常通过光刻技术在光刻胶上形成所需的图形，并利用刻蚀工艺将光刻胶上的图形转移至衬底材料上。光刻胶需要具有一定的厚度以及抗刻蚀性，以保证图形的成功转移，同时还要能够保证光刻胶下的材料在刻蚀工艺中不被损伤。如图1-1至图1-5所示，为利用光刻胶掩膜技术的刻蚀工艺示意图：

图1-1为待处理的衬底101，是需要形成图形的材料，通常为硅、蓝宝石、二氧化硅或玻璃；

图1-2在衬底表面涂覆光刻胶102，以光刻胶102作为掩膜；

图1-3利用光刻机和掩膜版103，对光刻胶102进行曝光，掩膜版103上有需要的图形；

图1-4对已曝光光刻胶102进行显影，掩膜版上的图形就转移到光刻胶102上面；

图1-5利用形成图形的光刻胶102为模版，对衬底101进行刻蚀，可以为干法刻蚀也可以为湿法刻蚀，光刻胶102上的图形就转移到了衬底101，通过刻蚀工艺的时间来控制图形的深度。

在衬底101的刻蚀过程中，光刻胶102的厚度也会逐渐减薄，为保护衬底101上的图形不被伤害，通常要求在衬底101达到所需刻蚀深度时仍有部分光刻胶残留。但是，光刻胶的耐刻蚀能力较差，特别是对于难刻蚀材料如玻璃、二氧化硅、蓝宝石等，若在衬底上需要形成的图形的深度较深例如当所需刻蚀的深度达到100um以上时，传统的光刻胶掩膜技术已经不能满足要求。例如，在刻蚀工艺中，现有技术中的光刻胶厚度将不足以保护衬底。而由于光刻能量的限制，光刻胶厚度也不可随意增加，对于很厚的光刻胶（如>10um以上）很难完全曝光。

而采用二氧化硅、氮化硅、金属等作为硬掩膜的刻蚀技术，能够提高衬底对掩膜的刻蚀选择比，获得所需的刻蚀深度。如图2-1至图2-7所示，为采用硬掩膜技术的刻蚀流程示意图。

图2-1为待处理的衬底材料201，是需要形成图形的材料，通常为硅、蓝宝石、二氧化硅、玻璃；

图2-2在衬底表面沉积一层二氧化硅、氮化硅、金属或其他所需材料，作为硬掩膜202；

图2-3在硬掩膜表面涂覆光刻胶203；

图2-4利用光刻机和掩膜版204，对光刻胶203进行曝光，掩膜版204上有需要的图形；

图2-5对已曝光光刻胶203进行显影，掩膜版204上的图形转移到光刻胶203上面；

图2-6利用形成图形的光刻胶203为模版，进行刻蚀工艺，直到达到衬底所需刻蚀深度如图2-7所示。

由于硬掩膜的耐刻蚀性要优于光刻胶材料，可以使得在衬底材料上获得更深的刻蚀深度。但是，采用二氧化硅或氮化硅材料作为硬掩膜，硬掩膜需要使用气相沉积的方法进行制备，增加了工艺复杂程度，同时沉积速度相对较慢，为获得较厚的硬掩膜，需要的工艺时间较长。

综上所述，现有技术存在的缺点是，对于传统的光刻胶掩膜技术，由于光刻胶抗刻蚀能力较差，光刻胶厚度又不能无限加厚，使得深刻蚀工艺中光刻胶不足以保护衬底材料，不能达到所需刻蚀深度。而对于硬掩膜技术，采用二氧化硅或氮化硅材料作为硬掩膜，硬掩膜需要使用气相沉积的方法进行制备，增加了工艺复杂程度，同时沉积速度相对较慢，为获得较厚的硬掩膜，需要的工艺时间较长；采用金属掩膜，通常采取湿法刻蚀的方法制备，需要使用氢氟酸、盐酸等液体，存在安全隐患。同时采用金属掩膜刻蚀时还可能会对工艺腔体造成金属污染。

发明内容

本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种衬底的刻蚀方法，该方法不需要采用气相沉积设备，也不存在金属对腔室的污染，能够获得厚的硬掩膜，对衬底进行深刻蚀。刻蚀方法更加简单方便，可靠性、安全性得到显著提高。

为达到上述目的，本发明的实施例提出了一种衬底的刻蚀方法，该方法包括以下步骤：提供第一衬底；在第一衬底之上形成第一掩膜图形，所述第一掩膜图形穿透第一衬底；将第一衬底转移至第二衬底；以及通过第一衬底之上的第一掩膜图形对第二衬底进行刻蚀。

根据本发明实施例提出的衬底的刻蚀方法，通过深硅工艺和激光刻蚀技术处理第一衬底，能够获得>400um的硬掩膜，从而能够对难刻蚀材料进行深刻蚀，即使所需的刻蚀深度达到100um，也可以在刻蚀过程中提供足够的掩膜，保证获得所需的刻蚀深度，同时保证硬掩膜下的材料不被损伤。此外，该刻蚀方法更加简单方便，可靠性、安全性得到显著提高。