一种锲形形状薄膜的制备方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，具体地，为一种锲形形状薄膜的制备方法。

背景技术：

在ic、mems等半导体器件的生产加工过程中，往往需要在某种图形化后的薄膜材料上淀积别的薄膜材料。采用一般常用的图形化方法制备该薄膜材料，其边缘往往呈现九十度的直角，在该边缘位置淀积别的薄膜材料时，容易引起新淀积的薄膜材料出现裂纹，薄膜缺陷极大的影响了器件的性能及可靠性。最典型的例子如在制备薄膜体声波谐振器的过程中，在沉积完薄膜体声波谐振器的下电极薄膜后会对其进行图形化以形成下电极，然后再在图形化后的下电极上生长压电薄膜。由于采用一般常用的方法图形化后的下电极边缘一般是直角，在此边缘，压电薄膜无法沿着需要的与基片表面垂直的方向生长，由此会造成这部分的压电薄膜性能不好，甚至会形成裂纹，大大影响了谐振器的性能和esd可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出了一种锲形形状薄膜的制备方法。通过对一般常用的图形化方法进行修正，能够制备得到边缘为锲形形状的薄膜，其锲形角度可在0-90度范围内灵活调整。在具有较小锲形角度的薄膜上淀积新的薄膜材料，新的薄膜材料将不会出现裂纹等情况，大大提高了器件的性能及可靠性。具体地，本发明的方案如下：

一种锲形形状薄膜的制备方法，包括以下步骤：

沉积第一薄膜层，所述第一薄膜层用于形成锲形形状薄膜；

沉积第二薄膜层，所述第二薄膜层用于所述第一薄膜层的图形化掩膜层；

在所述第二薄膜层上旋涂光刻胶层，并图形化所述光刻胶层和所述第二薄膜层，形成用于所述第一薄膜层的图形化掩膜层；所述掩膜层包括图形化的第二薄膜层及光刻胶层，所述图形化的第二薄膜层的边缘部分在所述光刻胶层下方包括凹进区域；

图形化所述第一薄膜层，形成锲形形状薄膜。

进一步地，所述第一薄膜层的厚度为h0，所述图形化的第二薄膜层的边缘部分相对于所述光刻胶的边缘区域的凹进长度为a，所述锲形形状的锲形角度θ≈actan(h0/a)。

进一步地，还包括去除所述图形化的光刻胶层及所述第二薄膜层的步骤。

进一步地，还包括在所述锲形形状薄膜上形成其它结构的步骤。

进一步地，所述第二薄膜层的边缘部分相对于所述光刻胶的边缘区域的凹进是由于腐蚀液在所述光刻胶下方的侧向钻蚀所形成。

进一步地，所述长度a由对所述第二薄膜层的腐蚀时间t所控制。

进一步地，所述图形化所述第一薄膜层包括腐蚀第一薄膜层的步骤。

进一步地，所述腐蚀第一薄膜层的步骤中，所述第一薄膜层在所述凹进区域的腐蚀速率大于所述第二薄膜层作掩膜的区域的腐蚀速率、而小于外部没有掩膜做保护的区域的腐蚀速率，且自外向内腐蚀速率逐渐降低，从而最终形成锲形结构。

此外，本发明还公开一种半导体器件，包括本发明所制备的锲形结构。

进一步地，所述半导体器件包括薄膜体声波谐振器。

本发明通过形成具有锲形结构的底层薄膜，由此在具有较小锲形角度的薄膜上淀积新的薄膜材料，新的薄膜材料将不会出现裂纹等情况，大大提高了器件的性能及可靠性。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的一种锲形形状薄膜的制备流程；

图2为采用一般常用方法图形化后的薄膜形貌；

图3为采用一般常用方法图形化后的薄膜实物照片；

图4为采用本发明的方法图形化后的薄膜实物照片；

图5为采用本发明的方法图形化得到薄膜的锲形角度与腐蚀时间的关系图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

图1为本发明实施例的一种锲形形状薄膜的制备工艺流程图，该制备流程包括：

(a)准备单面或双面抛光的硅片100，其中抛光面向上，进行标准清洗。如图1(a)所示。

(b)在硅片100上沉积薄膜200，例如薄膜200为mo；其厚度为h0，例如为470nm。如图1(b)所示。

(c)在薄膜200上沉积薄膜300，例如薄膜300为a1；其厚度为h1，例如为160nm。如图1(c)所示。

(d)在薄膜300上均匀甩上光刻胶400，其厚度为h2，例如为1um。如图1(d)所示。

(e)对该光刻胶进行光刻显影，形成所需要的图形形貌。如图1(e)所示。

(f)在前述光刻胶400的保护下，对薄膜300进行腐蚀，例如采用40度恒温下的85％磷酸对al进行腐蚀，控制腐蚀时间t。由于腐蚀液对300腐蚀时，在前述光刻胶下会有部分侧向钻蚀使得最终300(al)薄膜边缘处侧向过腐蚀长度为a，侧向区域为111。如图1(f)所示。

(g)在前述光刻胶400和薄膜300的保护下，对薄膜200进行腐蚀。例如采用常温下h3op5(浓度为85％)：hno3(浓度为65-68％)＝100：3的溶液对薄膜200薄膜进行腐蚀。如图1(g)所示。在侧向区域111中，光刻胶和薄膜200形成长度为a的通道，在腐蚀过程中，腐蚀液可少量进入此通道对薄膜200进行腐蚀。111区域的腐蚀速率大于有薄膜300做掩膜的区域的腐蚀速率，而小于外部没有掩膜做保护的区域的腐蚀速率，且自外向内腐蚀速率逐渐降低，从而最终形成锲型结构。此时，所需要的锲形角度θ≈actan(h0/a)，而a可以简单通过前述腐蚀a1的时间t进行控制。

(h)去除光刻胶400。如图1(h)所示。

(i)去除薄膜300，例如去除al。如图1(i)所示。

(j)沉积薄膜500，例如aln薄膜。通过前述方法控制锲形角度θ，可以有效控制aln薄膜在薄膜200边缘位置的生长情况，提高aln薄膜在薄膜200边缘位置的生长质量，减小aln薄膜在薄膜200边缘位置出现裂纹情况的可能性。如图1(j)所示。

图2为采用一般常用方法对下层薄膜进行图形化后再沉积一层新的薄膜的薄膜形貌，由于一般常用方法对下层薄膜进行图形化后，该薄膜的边缘往往是90度左右的直角，在此位置沉积一层新的薄膜往往会出现裂纹。图3为采用一般常用方法对下电极mo进行图形化后再沉积aln薄膜的实物照片，可以很清楚地看到在mo电极边缘位置，沉积的aln薄膜出现了裂纹。

图4为采用本发明的方案对mo薄膜进行图形化后沉积aln薄膜的实物照片。保持其余条件不变，左边的腐蚀时间t为10分钟，右边的腐蚀时间t为19分钟。可以很清楚地看到所形成的mo电极的边缘锲形角度分别为60度和9度。说明为获得不同的锲形角度，仅需要简单控制腐蚀时间t即可。

图5为采用本发明方案对mo薄膜进行图形化所获得的锲形角度与腐蚀时间t的关系。通过模型的拟合可以进一步得到锲形角度θ与腐蚀时间t的函数关系表达式：(1)当时间小于等于13分钟时：θ＝-16*t+220；(2)当时间大于13分钟时：θ＝-0.9*t+25。

实施例2

本发明还提出一种薄膜体声波谐振器，包括实施例1形成的锲形结构，比如在衬底上形成空腔，在空腔上形成锲形结构的底电极，在底电极上进一步沉积压电材料层、顶电极。由于在锲形结构上制备压电材料层、顶电极层，有效避免了后续生长的薄膜层中出现裂纹等缺陷，大大提高了器件的性能及可靠性。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。