一种多级的微纳米台阶结构的加工方法与流程

本发明涉及半导体制造，具体涉及一种多级的微纳米台阶结构的加工方法。

背景技术：

1、微纳米台阶结构被广泛的应用于微纳光学元件领域(如菲涅尔透镜、闪耀光栅、微透镜阵列)、微机电系统mems，微光机电系统moems，微流体系统中。然而制备连续的微纳米台阶结构技术难度较高。现有的方法有灰度光刻+刻蚀法、多次光刻+多次刻蚀法、一次光刻+多次光刻胶刻蚀+多次材料刻蚀法等，在实际生产中都有着各自的弊端。其中灰度曝光刻+刻蚀的方法需要用到激光直写或电子束光刻机等专用曝光设备，且此类设备光刻效率非常低，曝光一个晶圆至少需要数个小时，不适合大批量生产。多次光刻+多次刻蚀法步骤多，流程繁琐，且在多级台阶加工中随着台阶级数的增加流程愈加复杂。一次光刻+多次光刻胶刻蚀+多次材料刻蚀法均虽然在光刻工艺步骤上有部分减少，但是由于光刻胶的厚度限制，在深度刻蚀中难以应用，而且由于刻蚀流程所限，台阶深度只能顺序逐级降低，不能实现不同级台阶高低随意布置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为解决上述问题，提供了一种多级的微纳米台阶结构的加工方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤一：在所需加工的晶圆表面涂覆光刻胶；

5、步骤二：采用掩膜版对光刻胶进行光刻处理；掩膜版包括多个圆孔阵列，圆孔阵列的圆孔直径和周期依据微纳米台阶深度设计，圆孔直径越大台阶深度越深；

6、步骤三：对晶圆进行一次刻蚀，使晶圆上形成多个圆孔阵列；

7、步骤四：去除晶圆上光刻胶；

8、步骤五：对晶圆进行二次刻蚀，去除晶圆上圆孔阵列的圆孔侧壁，形成多级微纳米台阶结构。

9、进一步的，步骤三中，一次刻蚀采用icp刻蚀工艺。

10、进一步的，icp刻蚀工艺采用刻蚀气体为cl2、bcl3、cl2、hbr、ar、sf6、c4f8中的一种或多种。

11、进一步的，步骤五中，二次刻蚀采用湿法腐蚀或干法刻蚀。

12、进一步的，湿法腐蚀采用的腐蚀溶剂为氢氟酸、磷酸、乙酸、双氧水、盐酸中的一种或多种。

13、进一步的，干法刻蚀采用的刻蚀气体为cl2、bcl3、hbr、ar、sf6、c4f8中的一种或多种。

14、进一步的，晶圆为硅片、砷化镓片、磷化铟片中的一种。

15、进一步的，步骤四中，采用氧等离子体或nmp去胶液去除一次刻蚀后晶圆上的光刻胶。

16、与现有的技术相比本发明的有益效果是：

17、1、本发明通过在设计具有不同直径和周期圆孔的圆孔阵列的掩膜版，在晶圆上仅经过一次刻蚀形成不同深度圆孔阵列，再经二次刻蚀去除圆孔整列的圆孔侧壁形成不同高度的微纳米台阶，可适用于多层级和大高度差高深度的台阶制造。

18、2、本发明的光刻处理无需特定的光刻胶和特定的灰度曝光设备，只需要使用普通紫外曝光，光刻工艺所需成本低。

19、3、本发明的整体工艺采用一次光刻和两次刻蚀，所需工艺流程少，工艺效率高，适合产品的大批量生产。

20、4、本发明适用于多种半导体材料，针对不同的半导体材料和所需纳米台阶采用匹配的刻蚀工艺，具有广泛的适用性。

技术特征：

1.一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述步骤三中，一次刻蚀采用icp刻蚀工艺。

3.根据权利要求2所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述icp刻蚀工艺采用刻蚀气体为cl2、bcl3、cl2、hbr、ar、sf6、c4f8中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述步骤五中，二次刻蚀采用湿法腐蚀或干法刻蚀。

5.根据权利要求4所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述湿法腐蚀采用的腐蚀溶剂为氢氟酸、磷酸、乙酸、双氧水、盐酸中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述干法刻蚀采用的刻蚀气体为cl2、bcl3、hbr、ar、sf6、c4f8中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述晶圆为硅片、砷化镓片、磷化铟片中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述步骤四中，采用氧等离子体或nmp去胶液去除一次刻蚀后晶圆上的光刻胶。

技术总结本发明公开了一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，包括：在所需加工的晶圆表面涂覆光刻胶；采用掩膜版对光刻胶进行光刻处理；掩膜版包括多个圆孔阵列，圆孔阵列的圆孔直径和周期依据微纳米台阶深度设计，所述圆孔直径越大台阶深度越深；对晶圆进行一次刻蚀，使晶圆上形成多个圆孔阵列；去除晶圆上光刻胶；对晶圆进行二次刻蚀，去除晶圆上圆孔阵列的圆孔侧壁，形成多级微纳米台阶结构；本发明通过在设计具有不同直径和周期圆孔的圆孔阵列的掩膜版，在晶圆上仅经过一次刻蚀形成不同深度圆孔阵列，再经二次刻蚀去除圆孔整列的圆孔侧壁形成不同高度的微纳米台阶，可适用于多层级和大高度差高深度的台阶制造。技术研发人员：贾宪生,张子旸,陈红梅受保护的技术使用者：青岛翼晨镭硕科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15