[发明专利]用于在多层系统的第一半导体层中形成沟道的方法

说明书

本发明涉及用于在多层系统的第一半导体层中形成沟道的方法，其包括在第一半导体层上施加掩模层，其中形成槽口，从而槽口内的第一半导体层暴露；施加保护层，其覆盖掩膜层和第一半导体层；在保护层上施加第二半导体层；蚀刻第二半导体层，使得其在包围掩模层槽口的区域中被去除，保护层起蚀刻停止层作用并在去除的子区域中暴露；蚀刻保护层，使得槽口内的第一半导体层暴露；在第一半导体层中形成沟道，掩模层槽口用作蚀刻掩模，且沟道通过蚀刻与钝化步骤之间的周期性交替形成，通过蚀刻步骤去除第一半导体层的材料，且通过钝化步骤钝化沟道内壁，第一蚀刻步骤比后续步骤时间长，从而在沟道上边缘的材料去除量比在位于其下方区域中的材料去除量大。

技术领域

本发明涉及一种用于在多层系统的第一半导体层中形成沟道的方法。

背景技术

由现有技术在许多实施方式中，用于借助沟道蚀刻(“开槽”：trenching)对半导体层结构化的方法是已知的。因此，例如在制造微机电系统(MEMS)时，通过一个或多个沟道使结构暴露，这些结构可以设置有相应的电接触部并且可以用作可运动上的质量。为此，尤其由美国专利US5,501,893A(“各向异性蚀刻硅的方法”)已知一种借助反应离子蚀刻(DeepReactive Ion Etching，DRIE)制成的MEMS功能沟槽，其中在半导体层中通过蚀刻和钝化步骤(Passivierungszyklen)的周期序列可以形成沟道，所述沟道具有几乎完美垂直走向的内壁。然而在此，材料去除直接在用作蚀刻掩模的层(硬掩模)的下方进行得稍微更慢，使得在那里移除的材料比在更深的区段中去除的材料少。由于这种更少的去除，在移除掩模后，在沟道的上边缘保留了轻微的凸缘(“刃口”)，该凸缘可以在可运动的结构暴露后机械撞击和破碎，从而可能出现可自由运动的结构的破碎的半导体颗粒或勾住(Verhakung)。为了避免形成这种“刃口”，在沟道蚀刻开始时执行一个延长的蚀刻周期，从而直接在掩膜的下方在沟道壁中形成压印的“第一沟槽”，并且相应地防止了材料的突出。

然而，对于一些应用情况，需要掩埋的硬掩模，即首先在掩模层上沉积出第二半导体层，所述第二半导体层然后在随后的蚀刻工艺中部分地再次被移除。如果现在在连续刻蚀工艺中去除(布置在硬掩模上方的)第二半导体层并且在(掩模层下方的)第一半导体层中形成沟道，则会出现沟道的“第一沟槽”不能精确地定位在沟道的上边缘上的问题。用于形成该沟槽的延长的蚀刻周期必须尽可能精确地在第一半导体层和第二半导体层之间的过渡中进行，即在第一半导体层通过移除第二半导体层被暴露时的时间点。开槽过程的连续进行以及在整个晶片上的层厚度和蚀刻率的变化几乎不可能准确地确定该时间点。换句话说，蚀刻前端在不同时间点在晶片的不同部位上碰撞到第一半导体层的顶侧上，在那里应产生所希望的沟槽。由于在整个单个晶片上的偏差、不同晶片之间的偏差以及开槽设备中的差异而不能准确预知何时出现该时间点。

发明内容

在该背景下，本发明的一个任务是，提供一种方法，利用该方法可以在利用掩埋的蚀刻掩模来蚀刻层系统时避免沟道的上棱边上的凸缘。

与现有技术相比，根据本发明的方法允许在沟道的上棱边上产生限定的“第一沟槽”，尤其是当在晶片上的不同部位上并行地形成沟道并且因此必须在整个晶片上均匀地形成该第一沟槽。由此避免了在第一半导体层的表面上的两个相邻“刃口”的不希望的机械接触风险。

通过根据本发明的方法产生和结构化的多层系统在开始时具有至少一个平行于衬底布置的第一半导体层。由第一半导体层或者说衬底的主延伸平面确定了横向(即平行于主延伸平面)的方向和垂直于主延伸平面的、以下也称为竖直方向的方向。不同层在垂直方向上的延伸尺度以术语“上方”和“下方”称为层的厚度和相互位置。