СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЛУБОКОПРОФИЛИРОВАННЫХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР
MANUFACTURING METHOD OF DEEP-SHAPED SILICON STRUCTURES

Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении полупроводниковых микромеханических устройств, например чувствительных элементов интегральных датчиков.
Известен способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур [1], заключающийся в том, что на защитный слой кремниевой пластины наносят фоторезист, при помощи фотолитографии формируют контур в фоторезисте, удаляют защитный слой в контуре фоторезиста до появления кремния, вытравливают кремний до нужной глубины, после чего производят повторные операции до формирования в кремнии заданного профиля.
Недостатками известного способа являются:
- неравномерность нанесения пленки фоторезиста на полученную рельефную поверхность;
- разрывы пленки фоторезиста на острых кромках травленной поверхности;
- большая толщина в протравленных канавках.
Это приводит к большой трудоемкости проведения операции фотолитографии и к большому количеству брака.
Прототипом предлагаемого технического решения является способ [2], при котором формируют структуру заданного профиля в защитном слое при помощи последовательных операций фотолитографии и травления, создают заданный профиль в кремнии путем чередования операций травления защитного слоя и кремния.
Недостатком такого способа является сложность и неточность совмещения фотошаблонов при 2-й и последующих операциях фотолитографии относительно контура, сформированного после 1-й фотолитографии. Трудности совмещения фотошаблонов возникает из-за недостаточной видимости контура через нанесенный фоторезист.
Задачей изобретения является повышение точности изготовления глубо-копрофилированных кремниевых структур.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур, заключающемся в создании на кремниевой пластине защитного слоя, формировании в нем последовательными операциями фотолитографии и травления структуры заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры и последующем чередовании травления кремния и оставшегося защитного слоя до получения в кремнии заданного профиля, согласно изобретению после создания защитного слоя и перед первой операцией фотолитографии на поверхности защитного слоя создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, а после каждой операции фотолитографии перед травлением защитного слоя стравливают контрастный слой.
Существенным отличием предложенного способа от известного является создание контрастного слоя из материала, отличающегося от материала защитного слоя, в результате чего сформировавшийся контур в защитном слое после 1-й фотолитографии отчетливо виден на фоне контрастного слоя, что повышает точность создания глубокопрофилированных кремниевых структур за счет уменьшения погрешности совмещения фотошаблонов.
На чертежах фиг.1-10 показана последовательность операций, применяемых для реализации предложенного способа. На кремниевой пластине 1 создается защитный слой 2, на котором расположен контрастный слой 3. Поверх контрастного слоя 3 нанесен фоторезист 4, в котором формируются окна 5 и образуется структура 6 заданного профиля 7.
Пример реализации предложенного способа описан ниже.
На кремниевой пластине 1 создают защитный слой 2, например, из пленки окисла кремния толщиной 2 мкм (фиг.1). На защитный слой 2 наносят контрастный слой 3, например, из пленки алюминия толщиной 1 мкм (фиг.2). Проводят операцию фотолитографии, заключающуюся в нанесении фоторезиста 4 на контрастный слой 3 (фиг.3), экспонировании через фотошаблон, проявлении и термообработке фоторезиста 4. На фиг.4 изображены сформированные окна 5 в фоторезисте 4 после его проявления. В местах сформированных окон 5 стравливают контрастный слой 3 до появления защитного слоя 2 (фиг.5). Затем вытравливают защитный слой 2 до нужной глубины (фиг.6) и удаляют оставшуюся пленку фоторезиста 4 со всей пластины 1. Последовательными операциями фотолитографии и травления формируют структуру 6 заданного профиля в защитном слое 2 кремниевой пластины 1 (фиг.7) до появления кремния в области максимальной глубины структуры 6 заданного профиля, после чего смывают фоторезист 4 и удаляют контрастный слой 3 (фиг.8). В травителях, не реагирующих или плохо реагирующих с защитным слоем 2, вытравливают кремний до нужной глубины (фиг.9). Затем, чередуя травление защитного слоя 2 до вскрытия следующего контура и травление кремния, получают заданный профиль 7 в кремнии, после чего удаляют весь защитный слой 2 с кремниевой пластины 1 (фиг.10).
В результате применения предложенного способа повысилась точность изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур.
Источники информации
1. Пресс Ф.П. Фотолитографические методы в технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М.: Советское радио, 1978, с.78, 79.
2. Авторское свидетельство СССР 1228720, кл. H01L 21/306, опубл. 1995 (прототип).