微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，包括如下步驟：在硅片上形成基材層；在所述基材層上形成光刻膠圖案層；對整個(gè)硅片進(jìn)行加熱和紫外線照射處理；進(jìn)行干法刻蝕。上述方法由于經(jīng)過加熱處理和紫外線照射，使得光刻膠抗刻蝕的能力增強(qiáng)，不會出現(xiàn)如傳統(tǒng)技術(shù)中因光刻膠側(cè)邊被過度腐蝕而微機(jī)械結(jié)構(gòu)的尺寸偏大的問題。因此可以保證孔刻蝕尺寸的一致性。
【專利說明】微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚酰亞胺（polyimide，PI)用于微電子機(jī)械系統(tǒng)（microelectronic mechanical SyStem，MEMS)工藝中，需要經(jīng)過干法刻蝕實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移圖形。在干法刻蝕過程中經(jīng)過等離子體 轟擊后，會出現(xiàn)光刻膠側(cè)向腐蝕過大，從而導(dǎo)致PI刻蝕后PI孔的關(guān)鍵尺寸變大超出目標(biāo)值 的問題。
[0003] 傳統(tǒng)的控制PI干法刻蝕后PI孔關(guān)鍵尺寸的方法是，在轉(zhuǎn)印光刻圖形時(shí)進(jìn)行尺寸 補(bǔ)償，通過減少光刻圖形的尺寸來達(dá)到減少PI孔的尺寸的目的。但這種方法受光刻圖形曝 光的影響，導(dǎo)致不同圓片和不同批次間存在差異，PI孔尺寸的一致性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要提供一種能夠減少孔刻蝕偏差的方法，使得相同工藝中，孔尺寸的 一致性較好。
[0005] -種微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，包括如下步驟：在硅片上形成基材層；在所述 基材層上形成光刻膠圖案層；對整個(gè)硅片進(jìn)行加熱和紫外線照射處理；進(jìn)行干法刻蝕。
[0006] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述對整個(gè)硅片進(jìn)行加熱和紫外線照射處理的步驟中，先 進(jìn)行加熱處理，再進(jìn)行紫外線照射處理。
[0007] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述加熱處理的溫度為110?130°c。
[0008] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述加熱處理的溫度為120°C。
[0009] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述紫外線的頻率為2. 45GHz。
[0010] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述紫外線的強(qiáng)度為1〇〇?125mW/cm2。
[0011] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述紫外線的強(qiáng)度為110mW/cm2。
[0012] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述對整個(gè)硅片進(jìn)行加熱和紫外線照射處理的時(shí)間為1? 1. 5分鐘。
[0013] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基材層采用聚酰亞胺材料制成。
[0014] 上述方法，由于經(jīng)過加熱處理和紫外線照射，使得光刻膠抗刻蝕的能力增強(qiáng)，不會 出現(xiàn)如傳統(tǒng)技術(shù)中因光刻膠側(cè)邊被過度腐蝕而微機(jī)械結(jié)構(gòu)的尺寸偏大的問題。因此可以保 證孔刻蝕尺寸的一致性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為一實(shí)施例的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法流程圖；
[0016] 圖2為微電子機(jī)械結(jié)構(gòu)曝光后刻蝕前的層狀結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖3為微電子機(jī)械結(jié)構(gòu)刻蝕后的層狀結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)工藝中，硅基MEMS技術(shù)是以硅為基礎(chǔ)的微機(jī)械加工工 藝。傳統(tǒng)的硅基MEMS技術(shù)分為兩大類，即體硅加工工藝和表面硅加工工藝。體硅加工工藝 是對體硅進(jìn)行三維加工，以襯底單晶硅片作為機(jī)械結(jié)構(gòu)；表面硅加工工藝?yán)门c普通集成 電路工藝相似的平面加工手段，以硅（單晶或多晶）薄膜作為機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0019] 硅基MEMS技術(shù)中，最關(guān)鍵的加工工藝主要包括深寬比大的各向異性腐蝕技術(shù)、鍵 合技術(shù)和表面犧牲層技術(shù)等。腐蝕技術(shù)將置于娃基表面的基材刻蝕形成微機(jī)械結(jié)構(gòu)，目前 常用的基材采用聚酰亞胺（P〇lyimide，PI)。腐蝕技術(shù)包括濕法腐蝕和干法腐蝕。濕法腐蝕 與集成電路工藝不兼容，難以與集成電路進(jìn)行集成，且存在難以準(zhǔn)確控制橫向尺寸精度及 器件尺寸較大等缺點(diǎn)。干法等離子體刻蝕技術(shù)已經(jīng)成為微機(jī)械加工技術(shù)的主流。
[0020] 如圖1所示，為一實(shí)施例的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法流程圖。該方法包括如下 步驟。
[0021] S101 :在硅片上形成基材層。參考圖2,硅片10上形成基材層20。其中基材層20 經(jīng)過干法刻蝕可以形成微機(jī)械結(jié)構(gòu)?；膶?0采用聚酰亞胺（polyimide，PI)。
[0022] S102 :在所述基材層上形成光刻膠圖案層。繼續(xù)參考圖2,光刻膠圖案層30是在 基材層20上涂布光刻膠，然后經(jīng)過曝光、顯影、光刻等步驟將微機(jī)械結(jié)構(gòu)的圖案轉(zhuǎn)印到光 刻膠后形成的圖案。光刻膠圖案轉(zhuǎn)印技術(shù)是光刻領(lǐng)域的常用技術(shù)，在此不贅述。光刻膠在 后續(xù)的干法刻蝕步驟中，基本上是抗腐蝕的，不會被刻蝕掉。因此在光刻膠覆蓋并保護(hù)下的 基材層被保留，而未被光刻膠覆蓋的基材層則會被刻蝕掉。需要說明的是，在微電子機(jī)械系 統(tǒng)加工工藝中，經(jīng)常需要加工形成通孔，也即會涉及孔刻蝕。光刻膠在干法刻蝕中抗刻蝕的 能力，決定了通孔的尺寸是否能夠符合預(yù)定的要求。在傳統(tǒng)的刻蝕工藝中，經(jīng)常會出現(xiàn)光刻 膠側(cè)邊被腐蝕，導(dǎo)致通孔的尺寸變大的問題，如圖2中，光刻膠圖案層30上形成的通孔預(yù)期 應(yīng)該是實(shí)線邊緣，但是在實(shí)際中因?yàn)檫^腐蝕而擴(kuò)大到虛線邊緣。為此，在傳統(tǒng)的工藝流程中 加入步驟S103。
[0023] S103 :對整個(gè)硅片進(jìn)行加熱和紫外線照射處理。本步驟中，先進(jìn)行加熱處理，再進(jìn) 行紫外線照射處理。經(jīng)過加熱處理，光刻膠圖案層30下面的基材層20的水氣能夠釋放，特 別是對于容易吸潮的聚酰亞胺，前期的熱處理有助于里面水氣的揮發(fā)，這樣后續(xù)的紫外線 作用就不會對基材層20產(chǎn)生大的影響。另外，經(jīng)過加熱處理，光刻膠能夠均勻的受熱，使光 刻膠受熱后更加均勻的分布，這樣雖然會使原有圖形的尺寸變的略大，但是會在后續(xù)紫外 線處理過程中使光刻膠更抗刻蝕，從而達(dá)到更好保護(hù)基材層刻蝕形貌和關(guān)鍵尺寸的目的。 所述加熱處理的溫度為110?130°C之間，優(yōu)選為120°C。太低的溫度不能起到上述作用， 太高的溫度會影響基材層20的性能。
[0024] 另一方面，紫外線照射能夠加強(qiáng)光刻膠的抗刻蝕能力。本實(shí)施例中，所采用的紫外 線頻率為2. 45GHz，強(qiáng)度為100?125mW/cm2,優(yōu)選為110mW/cm2。
[0025] 本步驟處理的時(shí)間為1?1 · 5分鐘。
[0026] S104 :進(jìn)行干法刻蝕。經(jīng)過上述S101?S103的步驟之后，即可執(zhí)行干法刻蝕的步 驟。干法刻蝕一般是采用等離子體轟擊的方法。本步驟后，未被光刻膠覆蓋的基材層20被 刻蝕掉，從而形成微機(jī)械結(jié)構(gòu)，參考圖3。
[0027] 上述方法，由于經(jīng)過加熱處理和紫外線照射，使得光刻膠抗刻蝕的能力增強(qiáng)，不會 出現(xiàn)如傳統(tǒng)技術(shù)中因光刻膠側(cè)邊被過度腐蝕而微機(jī)械結(jié)構(gòu)的尺寸偏大的問題。經(jīng)過測試， 尺寸變化可以控制在20納米左右。因此可以保證孔刻蝕尺寸的一致性。
[0028] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，包括如下步驟： 在娃片上形成基材層； 在所述基材層上形成光刻膠圖案層； 對整個(gè)硅片進(jìn)行加熱和紫外線照射處理； 進(jìn)行干法刻蝕。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述對整個(gè)硅片 進(jìn)行加熱和紫外線照射處理的步驟中，先進(jìn)行加熱處理，再進(jìn)行紫外線照射處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述加熱處理的 溫度為110?130°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述加熱處理的 溫度為120 V。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述紫外線的頻 率為 2. 45GHz。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述紫外線的強(qiáng) 度為 100 ?125mW/cm2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述紫外線的強(qiáng) 度為 110mW/cm2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述對整個(gè)硅片 進(jìn)行加熱和紫外線照射處理的時(shí)間為1?1. 5分鐘。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述基材層采用 聚酰亞胺材料制成。
【文檔編號】B81C1/00GK104058362SQ201310092536
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月21日
【發(fā)明者】章安娜, 李曉明 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司