[發明專利]二氧化碳緩沖硅片打孔裝置

有效

• 申請號: 200910083506.2
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN101880880A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 景玉鵬;惠瑜
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: C23F1/12
• 分類號: C23F1/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及半導體工藝中硅片刻蝕技術領域，尤其涉及一種二氧化碳緩沖硅片打孔裝置。

背景技術

在MEMS制造工藝中，硅的深刻蝕加工是常用的工藝。傳統的干法刻蝕技術為等離子體刻蝕，比如RIE，ICP。刻蝕作用是通過化學和物理作用實現的。等離子體化學刻蝕是各向同性的，所以線寬控制比較差。物理刻蝕雖然是各向異性的，刻蝕速率也較快，但是選擇比差，而且被轟擊去除的元素是非揮發性的，容易沉積到硅片表面，引起顆粒污染。此外，由非均勻等離子體產生的電荷可引起硅片上敏感器件的失效。等離子體刻蝕設備價格昂貴，刻蝕選擇比差，側壁光滑度不高，容易帶來器件損傷，不適合用于下一代半導體硅刻蝕。

利用三氟化氯氣體對硅進行深刻蝕加工，是在無等離子體環境下實現的。通過控制氣體壓力和背景壓力差，氣體流量，緩沖劑(二氧化碳)，來調節刻蝕速率。這種刻蝕系統刻蝕速率快，可以達到40μm/min，比STS公司的Pegasus離子反應式深硅刻蝕機25μm/min的刻蝕速率更快。對材料的刻蝕選擇比高，其中對光刻膠和硅的刻蝕選擇比可以達到2000∶1。側壁光滑度高，不會出現Bosch工藝中的鋸齒狀側壁。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的主要目的在于提供一種二氧化碳緩沖硅片打孔裝置，以實現對硅片進行打孔。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種二氧化碳緩沖硅片打孔裝置，該裝置包括二氧化碳流量控制器1、三氟化氯流量控制器2、混合器3、減壓閥4、壓力表5、真空泵6、真空腔室7、真空腔壓力表8、噴頭9、掩蔽板10、硅片架11、真空腔溫度控制裝置12、后級泵13和尾氣處理裝置14，其中：減壓閥4、真空泵6、真空腔壓力表8、真空腔溫度控制裝置12和后級泵13分別連接于真空腔室7，二氧化碳氣體通過二氧化碳流量控制器1進入混合器3，三氟化氯氣體通過三氟化氯流量控制器2進入混合器3，二氧化碳氣體和三氟化氯氣體在混合器3中進行混合，混合氣體依次通過減壓閥4和噴頭9進入真空腔室7，然后經過掩蔽板10的掩蔽和束流匯聚調節，對硅片架11上的硅片進行打孔；真空腔室7通過真空腔溫度控制裝置12將溫度控制在室溫環境下，刻蝕完的尾氣通過后級泵13抽出真空腔室7，并由后級泵13進入尾氣處理裝置14。

上述方案中，所述三氟化氯氣體作為刻蝕反應氣體，所述二氧化碳氣體作為緩沖劑。

上述方案中，所述真空泵6對真空腔室7進行抽真空，將真空腔室7內的壓力維持在10^-7atm，通過真空腔壓力表8監視真空腔室7內的壓力。

上述方案中，所述二氧化碳流量控制器1一端連接于存儲二氧化碳氣體的鋼瓶，一端連接于混合器3；所述三氟化氯流量控制器2一端連接于存儲三氟化氯氣體的鋼瓶，一端連接于混合器3。

上述方案中，所述二氧化碳和三氟化氯的混合氣體經過減壓閥4減壓后壓力減到10Pa，并通過壓力表5指示壓力，此時混合氣體壓力與背景壓力比為1000。

上述方案中，所述二氧化碳和三氟化氯的混合氣體從噴頭9噴出，經過掩蔽板10的掩蔽和束流匯聚調節，打到硅片架11固定的硅片上，在三氟化氯氣體的化學腐蝕的作用下，對硅片進行打孔。

上述方案中，所述尾氣處理裝置14采用氫氧化鈣或小蘇打對尾氣進行吸收處理。

(三)有益效果

本發明提供的這種二氧化碳緩沖硅片打孔裝置，設備簡單，刻蝕速率快，側壁光滑度好，選擇比大，克服了傳統等離子體刻蝕中設備昂貴，刻蝕選擇比差，易給器件帶來損傷的缺點，實現了對硅片進行打孔，改進了刻蝕系統的開發和研制，可以大大推動半導體深硅刻蝕工藝的發展。

附圖說明

圖1是本發明提供的二氧化碳緩沖硅片打孔裝置的結構示意圖。

圖2是本發明提供的二氧化碳緩沖硅片打孔裝置中真空腔室的結構示意圖。

其中：1為二氧化碳流量控制器，2為三氟化氯流量控制器，3為混合器，4為減壓閥，5為壓力表，6為真空泵，7為真空腔室，8為真空腔壓力表，9為噴頭，10為掩蔽板，11為硅片架，12為真空腔溫度控制裝置，13為后級泵，14為尾氣處理裝置，15為掩蔽層(光刻膠)，16為硅片，17為三氟化氯氣體，18為二氧化碳氣體和干冰微粒。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。