[发明专利]带金属敏感夹层的器件深槽刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体/微纳米制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种带金属敏感夹层的器件深槽刻蚀方法。基于钝化层-金属敏感夹层-硅结构的器件深槽刻蚀方法，可作为探测液体媒质存在或含量的化学生物传感器的应用。

背景技术

在某些化学/生物微流量传感器应用中，半导体器件需要带有供敏感材料与接触媒质反应的深槽结构，即敏感材料需要有触点暴露在空气中与深槽结构中的媒质进行反应，同时需要有钝化层将敏感材料的非接触点部分进行覆盖保护。一般方法是在单晶硅表面淀积氧化层或氮化层，然后淀积图形化敏感材料，再淀积第二次氧化层或氮化层，最后将氧化层或氮化层一次刻蚀为深槽结构。

这种方法的不足之处在于，由于淀积氧化层或氮化层厚度的有一定限制，厚度过大会造成应力不匹配从而造成薄膜开裂或碎片，因此形成的槽体深度一般只能控制在10μm以内；并且对于形成上述槽体深度的氧化层或氮化层的刻蚀成本也较高昂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带金属敏感夹层的器件深槽刻蚀方法，可随具体设计方案控制槽体深度和金属敏感层中间夹层位置，便于与深槽中媒介反应。

为解决上述技术问题，本发明提供一种带金属敏感夹层的器件深槽刻蚀方法，包括步骤：

提供硅衬底，其上形成有缓冲层；

在所述缓冲层上淀积金属敏感层；

利用光刻及金属干法刻蚀工艺将所述金属敏感层图形化，直至露出所述缓冲层，形成金属线间低台阶、金属管脚焊垫区域和金属反应线；

在所述缓冲层和图形化的所述金属敏感层表面淀积钝化层；

在所述钝化层表面形成用于深槽刻蚀的光刻胶掩模并作图形化，所述光刻胶掩模的图形与其下所述金属线间低台阶的位置相对应；

以所述光刻胶为掩模，依次刻蚀所述钝化层和所述缓冲层，直至露出所述硅衬底，形成深槽；

对所述深槽底部的所述硅衬底进行深槽刻蚀，在所述硅衬底中形成体硅深槽。

可选地，所述硅衬底为普通单晶硅衬底。

可选地，所述缓冲层为氧化硅。

可选地，所述缓冲层通过在高温下在所述硅衬底表面生长一层热氧化层而形成。

可选地，所述热氧化层的厚度为

可选地，所述高温为1000℃。

可选地，所述金属敏感层(003)的厚度为

可选地，所述金属敏感层为敏感金属单质、金属氧化物或者氮化物。

可选地，所述敏感金属单质包括铝、铜、铂、金。

可选地，所述钝化层是通过后道PECVD方法淀积的。

可选地，所述钝化层的厚度为4μm。

可选地，所述深槽刻蚀的方法为深反应离子刻蚀法。

可选地，所述体硅深槽的深度为5～100μm。

可选地，所述体硅深槽的深度为10～30μm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明形成的体硅深槽的深度和金属敏感层中间夹层的位置可根据具体设计方案任意控制，便于与深槽中媒介反应，避免了单纯采用氧化层材料而造成的槽深度较小、薄膜间应力较大的问题。本发明形成的钝化层-金属敏感夹层-硅结构这种三明治结构，可用于任意与敏感金属或金属氧化物反应的媒质探测应用中，具有成本低、工艺稳定和设计灵活的特点。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的带金属敏感夹层的器件深槽刻蚀方法的流程图；

图2至图11为本发明一个实施例的带金属敏感夹层的器件深槽刻蚀过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述地其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1为本发明一个实施例的带金属敏感夹层的器件深槽刻蚀方法的流程图。如图所示，该带金属敏感夹层的器件深槽刻蚀方法可以包括：

执行步骤S101，提供硅衬底，其上形成有缓冲层；

执行步骤S102，在缓冲层上淀积金属敏感层；

执行步骤S103，利用光刻及金属干法刻蚀工艺将金属敏感层图形化，直至露出缓冲层，形成金属线间低台阶、金属管脚焊垫区域和金属反应线；