[發明專利]一種深硅刻蝕方法

有效

• 申請號: 201410140457.2
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103950887A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 涂良成;伍文杰;范繼;劉金全;羅俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明屬于等離子體加工技術領域，更具體地，涉及一種深硅刻蝕方法。

背景技術

微電子機械系統（MEMS）被越來越廣泛地應用于汽車和消費電子等領域，以微電子工藝為基礎的MEMS技術發展尤為迅速。高深寬比硅刻蝕技術引入微電子工藝后，一系列新型傳感器和執行器結構得以實現。與表面加工工藝相比，深硅刻蝕工藝得到的體硅結構可活動的敏感質量更大，檢測電容量更大，器件分辨率和靈敏度等性能指標更高。盡管如此，作為體硅MEMS器件加工中的關鍵步驟，現有的深硅刻蝕工藝側壁垂直度及粗糙度難以控制，且刻蝕速率隨刻蝕深度的增加而下降，使得深度達到幾百微米的硅深刻蝕難以實現。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種深硅刻蝕方法，有效解決了現有技術中側壁垂直度及粗糙度難以控制以及大刻蝕深度難以實現的問題，在提高刻蝕效率的同時，提高了對光刻膠的選擇比，刻蝕槽側壁垂直度高，粗糙度小，刻蝕深度大。

為實現上述目的，本發明提供了一種深硅刻蝕方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）在硅片表面制備圖形化的光刻膠掩膜；（2）對硅片進行深感應耦合等離子體干法刻蝕，包括多個刻蝕階段，每個刻蝕階段均在感應耦合等離子體機內，通過鈍化、轟擊和刻蝕三個步驟交替循環加工完成，隨著刻蝕深度的增加，各刻蝕階段中轟擊步驟的轟擊強度逐漸增強。

優選地，所述步驟（2）包括第一刻蝕階段和第二刻蝕階段；

第一刻蝕階段的刻蝕深度為120～180μm，其中，鈍化步驟：離子源功率1500～2000W，下電極功率0W，腔體氣壓50～90mtorr，C₄F₈流量150～250sccm，SF₆流量0～20sccm，時間0.375～0.40s；轟擊步驟：離子源功率2000～3000W，下電極功率50～75W，腔體氣壓15～30mTorr，C₄F₈流量0～20sccm，SF₆流量100～250sccm，刻蝕時間0.6～0.85s；刻蝕步驟：離子源功率3000～4000W，下電極功率0W，腔體氣壓80～140mTorr，C₄F₈流量0～20sccm，SF₆流量700～1200sccm，刻蝕時間1～1.5s；

第二刻蝕階段的刻蝕深度為100～150μm，其中，鈍化步驟：離子源功率1500～2000W，下電極功率0W，腔體氣壓50～90mTorr，C₄F₈流量150～250sccm，SF₆流量0～20sccm，刻蝕時間0.4～0.5s；轟擊步驟：離子源功率2000～3000W，下電極功率100W，腔體氣壓15～30mTorr，C₄F₈流量0～20sccm，SF₆流量100～250sccm，刻蝕時間0.65～0.9s；刻蝕步驟：離子源功率3000～4000W，下電極功率0W，腔體氣壓80～140mTorr，C₄F₈流量0～20sccm，SF₆流量700～1200sccm，刻蝕時間1～1.5s。

優選地，所述步驟（2）還包括第三刻蝕階段；

第三刻蝕階段的刻蝕深度為90～110μm，其中，鈍化步驟：離子源功率1500～2000W，下電極功率0W，腔體氣壓50～90mTorr，C₄F₈流量150～250sccm，SF₆流量0～20sccm，刻蝕時間0.4～0.5s；轟擊步驟：離子源功率2000～3000W，下電極功率150W，腔體氣壓15～30mTorr，C₄F₈流量0～20sccm，SF₆流量100～250sccm，刻蝕時間0.65～1s；刻蝕步驟：離子源功率3000～4000W，下電極功率0W，腔體氣壓80～140mTorr，C₄F₈流量0～20sccm，SF₆流量700～1200sccm，刻蝕時間1～1.5s。

優選地，所述步驟（2）還包括第四刻蝕階段；