[发明专利]一种台阶结构的制造方法

说明书

本申请公开了一种台阶结构的制造方法，包括：在衬底的第一表面上形成第一掩膜层；图形化第一掩膜层以形成贯穿第一掩膜层的第一开口，第一开口暴露第一表面的部分区域；在第一掩膜层以及第一开口上形成第二掩膜层；图形化第二掩膜层以形成贯穿第二掩膜层的多个第二开口，每个第二开口至少暴露第一开口的部分边界；以及分别以第一掩膜层和第二掩膜层为掩膜对衬底进行刻蚀，以在衬底中形成台阶结构，上述制造方法在第一次刻蚀过程中形成两个小开孔比的深槽，这两个深槽在第二次刻蚀过程中可平衡大面积开口时应力释放的翘曲，改善大开孔比的深硅刻蚀中的翘曲问题，可有效提高产品良率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及MEMS技术领域，更具体地涉及一种台阶结构的制造方法。

背景技术

采用表面工艺制作的微机电(Micro-Electro-Mechnic System，MEMS)系统是以硅片为基体，通过多次薄膜淀积和图形加工制备形成的集微型机构、微型传感器、信号处理电路、信号控制电路以及微型执行器接口、通信和电源于一体的三维微机械结构。

随着MEMS的发展，对器件上的微结构的要求也越来越高，硅基衬底的加工从之前的单一的表面结构向更复杂的三维空间立体结构加工方向发展，高深宽比结构的加工则是其中的一个重要方向。高深宽比是指在一个三维结构中较长维度与较短维度之间的比值，MEMS中的高深宽比结构则是指微结构的高度与宽度比值或孔的深度与宽度比值较大的有垂直侧壁的结构，因此深硅刻蚀技术在MEMS器件中得到重要的发展。

深硅刻蚀技术(High Aspect Ratio Etching，大深宽比刻蚀)，又称等离子体刻蚀，与传统的反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching，RIE)、电子回旋共振(Electron SpinResonance，ESR)等刻蚀技术相比，具有更大的各向异性刻蚀速率比和更高的刻蚀速率，且系统结构简单。

现有的干法刻蚀工艺的深硅刻蚀方法在实现较大开孔比(即刻蚀去除的面积占衬底面积的比例)的结构时，衬底会因为去除面积过大而发生翘曲(wafer warpage)，影响后续制程的正常进行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种台阶结构的制造方法，解决了刻蚀过程中大面积开口引起的翘曲的问题，可有效提高产品良率，降低生产成本。

根据本发明实施例，提供了一种台阶结构的制造方法，包括：

在衬底的第一表面上形成第一掩膜层；

图形化所述第一掩膜层以形成贯穿所述第一掩膜层的第一开口，所述第一开口暴露所述第一表面的部分区域；

在所述第一掩膜层以及所述第一开口上形成第二掩膜层；

图形化所述第二掩膜层以形成贯穿所述第二掩膜层的多个第二开口，每个所述第二开口至少暴露所述第一开口的部分边界；以及

分别以所述第一掩膜层和所述第二掩膜层为掩膜对所述衬底进行刻蚀，以在所述衬底中形成所述台阶结构。

优选地，所述多个第二开口的开口面积小于所述衬底面积的20％。

优选地，所述第一掩膜层为硅的氧化物，所述第二掩膜层为光刻胶。

优选地，所述分别以所述第一掩膜层和所述第二掩膜层为掩膜对所述衬底进行刻蚀，以在所述衬底中形成所述台阶结构包括：

以所述第二掩膜层为掩膜对所述衬底进行刻蚀，在所述衬底中形成多个第一深槽；

去除所述第二掩膜层；

以所述第一掩膜层为掩膜对所述衬底进行刻蚀，在所述衬底中形成预定深度的第二深槽，同时将所述多个第一深槽向下延伸至所述预定深度，所述多个第一深槽和所述第二深槽在所述衬底中形成所述台阶结构；以及