CN108069388B - 在基体的表面形成斜面的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种在基体的表面形成斜面的方法，利用材料在氧化过程中尺寸的变化，使平面相对于基体的表面发生倾斜，从而形成倾斜角度可控的斜面，并且斜面的平整度较高，很好地解决了现有技术存在的问题。

Description

在基体的表面形成斜面的方法

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种在基体的表面形成斜面结构的方。

背景技术

在微机电系统(MEMS)器件的制造过程中，有时需要形成斜面图形，来制作光学器件、磁性器件等产品，传统的方法例如可以是利用刻蚀图形的斜坡来制造斜面。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人发现，在利用刻蚀图形的斜坡来制造斜面的方法中，很难控制斜坡的平整度和斜坡的角度。

本申请提供一种在基体的表面形成斜面的方法，利用材料在氧化过程中尺寸的变化，使平面相对于基体的表面发生倾斜，从而形成倾斜角度可控的斜面，并且斜面的平整度较高，很好地解决了现有技术存在的问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种在基体的表面形成斜面的方法，所述斜面相对于所述基体的表面倾斜，其特征在于，该方法包括：

在所述基体的表面形成第一支撑柱和第二支撑柱，所述第一支撑柱的组成材料不同于所述第二支撑柱的组成材料；

在所述基体的表面形成围绕所述第一支撑柱和所述第二支撑柱的牺牲层，所述第一支撑柱从所述牺牲层的上表面露出，并且所述第一支撑柱的上表面等于或高于所述牺牲层的上表面；

在所述牺牲层的上表面和所述第一支撑柱的上表面依次形成缓冲层和斜面层区域，所述第一支撑柱和所述第二支撑柱位于所述斜面层区域的下方；

在所述斜面层区域的外部形成贯穿所述缓冲层的释放通孔，并通过所述释放通孔去除所述斜面层区域下方的所有所述牺牲层，以由所述第一支撑柱和所述第二支撑柱支撑所述斜面层区域及所述斜面层区域下方的所述缓冲层；以及

对第二支撑柱进行氧化处理，以改变所述第二支撑柱的高度，从而使所述斜面层区域相对于所述基体的表面发生倾斜，其中，所述斜面层区域的上表面形成所述斜面。

根据本申请实施例的另一方面：

所述斜面层区域相对于所述基体的表面倾斜的角度与所述第二支撑柱被氧化的程度相关。

根据本申请实施例的另一方面：

所述第一支撑柱和所述第二支撑柱的高度相同或不同。

根据本申请实施例的另一方面：

所述第一支撑柱的组成材料包括氮化硅，所述第二支撑柱的组成材料包括硅。

根据本申请实施例的另一方面，在所述基体的表面形成第一支撑柱和第二支撑柱包括：

在所述基体表面形成第一支撑柱材料层；

刻蚀所述第一支撑柱材料层以形成所述第一支撑柱；

在所述基体表面和所述第一支撑柱表面形成第二支撑柱材料层；以及

刻蚀所述第二支撑柱材料层以形成所述第二支撑柱。

根据本申请实施例的另一方面：

所述牺牲层的材料包括氧化硅，并且，使用氟化氢去除所述牺牲层。

根据本申请实施例的另一方面：

所述缓冲层的材料包括氮化硅。

根据本申请实施例的另一方面，所述方法还包括：

在形成所述释放通孔前，在所述斜面层区域的表面形成保护层；以及

在对第二支撑柱进行氧化处理后，去除所述保护层，以露出所述斜面。

本申请的有益效果在于：能够形成倾斜角度可控的斜面，并且斜面的平整度较高。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例中在基体的表面形成斜面的方法的一个示意图；

图2是本申请实施例中在基体的表面形成斜面的方法的一个工艺流程示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种在基体的表面形成斜面的方法，该斜面相对于该基体的表面倾斜。

图1是本申请实施例中在基体的表面形成斜面的方法的一个示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤101、在所述基体的表面形成第一支撑柱和第二支撑柱，所述第一支撑柱的组成材料不同于所述第二支撑柱的组成材料；

步骤102、在所述基体的表面形成围绕所述第一支撑柱和所述第二支撑柱的牺牲层，所述第一支撑柱从所述牺牲层的上表面露出，并且所述第一支撑柱的上表面等于或高于所述牺牲层的上表面；

步骤103、在所述牺牲层的上表面和所述第一支撑柱的上表面依次形成缓冲层和斜面层区域，所述第一支撑柱和所述第二支撑柱位于所述斜面层区域的下方；

步骤104、在所述斜面层区域的外部形成贯穿所述缓冲层的释放通孔，并通过所述释放通孔去除所述斜面层区域下方的所有所述牺牲层，以由所述第一支撑柱和所述第二支撑柱支撑所述斜面层区域及所述斜面层区域下方的所述缓冲层；

步骤105、对第二支撑柱进行氧化处理，以改变所述第二支撑柱的高度，从而使所述斜面层区域相对于所述基体的表面发生倾斜，其中，所述斜面层区域的上表面形成所述斜面。

根据本实施例，能够利用第二支撑柱在氧化过程中尺寸的变化，使得由第一支撑柱和第二支撑柱所支撑的平面相对于基体的表面发生倾斜，从而形成具有预定倾斜角度的斜面，并且斜面的平整度较高。

在本实施例中，该基体可以是半导体制造领域中常用的基体，例如硅晶圆、绝缘体上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)晶圆、锗硅晶圆、或氮化镓(Gallium Nitride，GaN)晶圆等；并且，该晶圆可以是没有进行过半导体工艺处理的晶圆，也可以是已经进行过处理的晶圆，例如进行过离子注入、蚀刻和/或扩散等工艺处理过的晶圆，本实施例对此并不限制。

在本实施例中，第一支撑柱的组成材料和第二支撑柱的组成材料可以不同，例如，第一支撑柱的组成材料可以包括氮化硅；第二支撑柱的组成材料可以包括硅，例如多晶硅、单晶硅或非定型硅等。

在本实施例中，第一支撑柱和第二支撑柱的高度可以相同或不同。

在本实施例中，可以通过如下步骤来实现上述步骤101，从而在基体的表面形成第一支撑柱和第二支撑柱：

步骤1011、在所述基体表面形成第一支撑柱材料层；

步骤1012、刻蚀所述第一支撑柱材料层以形成所述第一支撑柱；

步骤1013、在所述基体表面和所述第一支撑柱表面形成第二支撑柱材料层；以及

步骤1014、刻蚀所述第二支撑柱材料层以形成所述第二支撑柱。

当然，上述步骤1011-1014仅是举例，本实施例不限于此，也可以采用其他的方式来形成该第一支撑柱和第二支撑柱。

在本实施例中，牺牲层的材料可以包括氧化硅，在步骤104中可以使用氟化氢去除牺牲层。本实施例可以不限于此，牺牲层也可以是其他材料，并且在步骤104中可以选择与牺牲层的材料相对应的方式核材料去除该牺牲层。

在本实施例中，缓冲层的材料可以包括氮化硅，氮化硅具有较大的弹性，可以适应较大程度的应变。此外，也可以使用其他的材料来形成缓冲层。

在本实施例中，斜面层区域的材料可以包括硅。此外，也可以使用其他的材料来形成该斜面层区域。

在本实施例的步骤105中，第一支撑柱的高度并不改变，而通过对第二支撑柱进行氧化处理，使得第二支撑柱的高度改变，因此，第二支撑柱所支撑的斜面层区域的一侧被抬高，使所述斜面层区域相对于所述基体的表面发生倾斜，由此，斜面层区域的上表面形成所述斜面。

如图1所示，在本实施例中，该方法还可以包括：

步骤106、在形成所述释放通孔前，在所述斜面层区域的表面形成保护层；以及

步骤107、在对第二支撑柱进行氧化处理后，去除所述保护层，以露出所述斜面。

其中，步骤106可以处于步骤104之前，用于形成保护层，以在步骤104的去除牺牲层的过程中保护斜面层区域；步骤107可以位于步骤105之后，以去除覆盖斜面层区域的保护层，从而露出斜面层区域的斜面。

通过本实施例，能够利用第二支撑柱在氧化过程中尺寸的变化，使得由第一支撑柱和第二支撑柱所支撑的平面相对于基体的表面发生倾斜，从而形成具有预定倾斜角度的斜面，并且斜面的平整度较高。

下面，结合具体实例，说明本实施例的形成斜面的方法。

在该具体实例中，第一支撑柱的组成材料例如可以是氮化硅，第二支撑柱的组成材料例如可以是硅，牺牲层的材料可以是氧化硅，缓冲层的材料例如可以是氮化硅，斜面层区域的材料例如可以是硅。

图2是本申请实施例的形成斜面的工艺流程示意图，如图2所示，该流程包括：

1)在基体200上沉积一层氮化硅(SiN)材料201a,该基体200例如可以是基体硅片。

2)通过光刻，刻蚀，去胶工艺，生成第一支撑柱201。

3)在基体200上沉积一层硅材料202a，根据需要可以沉积多晶硅、单晶硅或非定型硅。

4)通过光刻，刻蚀，去胶工艺，生成第二支撑柱202。

5)沉积一层牺牲层203，该牺牲层203例如可以是氧化硅,通常可以覆盖 BPSG,PSG，SOG等材料来形成该氧化硅。

6)通过化学机械抛光(CMP)等方式研磨去掉表面不平整的氧化硅,从而露出第一支撑柱201和第二支撑柱202。

7)在第一支撑柱、第二支撑柱和牺牲层的表面沉积作为缓冲层204的氮化硅层，然后再沉积一层预定厚度的作为斜面材料层205a的硅材料层，该硅材料层例如可以是多晶硅、单晶硅或非定型硅。

8)通过光刻，刻蚀，去胶工艺，在斜面材料层205a中形成斜面层区域205。

9)沉积一层作为保护层206的氮化硅层，该保护层206可以覆盖斜面层区域205 的上表面和侧面。

10)在斜面层区域205之外的区域，通过光刻，刻蚀和去胶工艺，定义释放通孔的位置，并刻蚀缓冲层204以形成该释放通孔207，通孔刻蚀停留在基体硅片200上。

11)利用氟化氢HF气体，刻蚀去掉牺牲层203。

12)通过扩散炉管进行氧化，使得第二支撑柱202被氧化成为212，产生尺寸的变化，从而使削面层区域205相对于基体硅片200的表面发生倾斜。

13)利用干法刻蚀，去掉表面斜面层区域205表面的氮化硅保护层206,露出斜面层区域206的表面，该表面成为斜面208。

如图2的13)所示，假设第一支撑柱201的高度为a，第二支撑柱原本的高度也为a，氧化处理后的第二支撑柱202全部转化为氧化硅，其高度变为2.27a，第一支撑柱和第二支撑柱的距离为b，由此，斜面208相对于基体硅片200的倾斜的角度θ＝actg(1.27a/b),所以，能够精确控制斜面相对于基体的表面的倾斜角度。

此外，通过设置a、b、以及氧化处理的时间，能够控制斜面208相对于基体的表面的倾斜角度。

在本实施例中，斜面208的平整度与沉积硅材料的工艺相关，因此可以得到较高的平整度。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (8)

1.一种在基体的表面形成斜面的方法，所述斜面相对于所述基体的表面倾斜，其特征在于，该方法包括：

在所述基体的表面形成第一支撑柱和第二支撑柱，所述第一支撑柱的组成材料不同于所述第二支撑柱的组成材料；

在所述基体的表面形成围绕所述第一支撑柱和所述第二支撑柱的牺牲层，所述第一支撑柱从所述牺牲层的上表面露出，其中,所述第一支撑柱的上表面高于所述牺牲层的上表面或者所述第一支撑柱的高度与所述牺牲层的高度相等；

在所述牺牲层的上表面和所述第一支撑柱的上表面依次形成缓冲层和斜面层区域，所述第一支撑柱和所述第二支撑柱位于所述斜面层区域的下方；

在所述斜面层区域的外部形成贯穿所述缓冲层的释放通孔，并通过所述释放通孔去除所述斜面层区域下方的所有所述牺牲层，以由所述第一支撑柱和所述第二支撑柱支撑所述斜面层区域及所述斜面层区域下方的所述缓冲层；以及

对第二支撑柱进行氧化处理，以改变所述第二支撑柱的高度，从而使所述斜面层区域相对于所述基体的表面发生倾斜，其中，所述斜面层区域的上表面形成所述斜面。

2.如权利要求1所述的在基体的表面形成斜面的方法，其特征在于，

所述斜面层区域相对于所述基体的表面倾斜的角度与所述第二支撑柱被氧化的程度相关。

3.如权利要求1所述的在基体的表面形成斜面的方法，其特征在于，

所述第一支撑柱和所述第二支撑柱的高度相同或不同。

4.如权利要求1所述的在基体的表面形成斜面的方法，其特征在于，

所述第一支撑柱的组成材料包括氮化硅，所述第二支撑柱的组成材料包括硅。

5.如权利要求1所述的在基体的表面形成斜面的方法，其特征在于，在所述基体的表面形成第一支撑柱和第二支撑柱包括：

在所述基体表面形成第一支撑柱材料层；

刻蚀所述第一支撑柱材料层以形成所述第一支撑柱；

在所述基体表面和所述第一支撑柱表面形成第二支撑柱材料层；以及

刻蚀所述第二支撑柱材料层以形成所述第二支撑柱。

6.如权利要求1所述的在基体的表面形成斜面的方法，其特征在于，

所述牺牲层的材料包括氧化硅，并且，使用氟化氢去除所述牺牲层。

7.如权利要求1所述的在基体的表面形成斜面的方法，其特征在于，

所述缓冲层的材料包括氮化硅。

8.如权利要求1所述的在基体的表面形成斜面的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在形成所述释放通孔前，在所述斜面层区域的表面形成保护层；以及

在对第二支撑柱进行氧化处理后，去除所述保护层，以露出所述斜面。