[发明专利]高深宽比氧化硅刻蚀工艺

说明书

技术领域

本发明涉及刻蚀技术领域，尤其涉及一种高深宽比氧化硅刻蚀工艺。

背景技术

在MEMS(Micro Electro Mechanical System，微机电系统)技术领域中，高深宽比刻蚀技术越来越显示出其重要性。90年代中期以来，技术人员更多地着眼于对硅材料深刻蚀的研究并取得一定的突破，从而将MEMS技术向前推进了一大步。随着MEMS技术向器件小型化、智能化和现代化的方向发展，除了对硅材料有需求以外，各种各样的以氧化硅、石英和玻璃作基础材料的新型MEMS器件也应运而生。从近年来的市场需求情况看，开展高深宽比氧化硅刻蚀技术研究将对惯性器件、光波导器件、红外传感器、新型引信、生物芯片等领域的MEMS器件研究有很好的推进作用，为这些器件的产业化奠定加工技术基础，同时对更多的新型MEMS器件研制起关键支撑作用。MEMS技术的发展亟待于先进的高深宽比氧化硅刻蚀技术的研究，该技术的突破将会对MEMS领域的研究向更广、更深方向发展产生深远的意义。

由于氧化硅刻蚀与硅刻蚀相比，存在物理化学机理和刻蚀系统两个明显的区别，其工艺的实现难度远大于硅刻蚀。研究人员尝试使用普通的RIE(Reactive Ion Etching，反应离子蚀刻系统)或高密度等离子刻蚀系统进行高深宽比的氧化硅刻蚀，最先报道采用高密度等离子刻蚀系统获得氧化硅深刻蚀技术的是英国STS公司。2000年该公司在研制的设备上固化了基本的高深宽比氧化硅刻蚀技术AOE(Advanced Oxide Etch，先进的氧化硅刻蚀)，在AOE技术中使用了专用的ICP(Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体)系统，工艺气体主要为C₄F₈气体，掩膜材料通常采用光刻胶或金属。该技术使得实现可重复、具有较好均匀性和高掩膜选择比的氧化硅深刻蚀成为可能。

在以C₄F₈为主要刻蚀气体的刻蚀环境中，对刻蚀速率影响较突出的工艺参数是离子源功率、承片台功率和反应室压力，在一定范围内，提高这几个参量的数值，可以明显提高刻蚀速率，但同时会引起均匀性的下降；同时，离子源或承片台功率的提高也会加大反应粒子对刻蚀样片表面的损伤程度，因此需要在高深宽比的氧化硅刻蚀工艺中找到上述各参数的平衡点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是找到刻蚀工艺条件与刻蚀参数的关系，提供一种优化的高深宽比氧化硅刻蚀工艺。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种高深宽比氧化硅刻蚀工艺，采用电感耦合等离子刻蚀系统，且反应气体包括C₄F₈、H₂及He，并采用以下工艺参数窗口:

离子源功率 :1000-1800W；

承片台功率 :300-400W；

反应室压力 :4-12mT；

C₄F₈流量   :10-20sccm/min；

H₂流量     :4-8sccm/min；

He流量     :150-200sccm/min。

上述的高深宽比氧化硅刻蚀工艺中，所述采用的工艺参数具体为:

离子源功率 :1000W；

承片台功率 :300W；

反应室压力 :8mT；

C₄F₈流量   :10sccm/min；

H₂流量     :8sccm/min；

He流量     :174sccm/min。

上述的高深宽比氧化硅刻蚀工艺中，所述采用的工艺参数具体为:

离子源功率 :1800W；

承片台功率 :300W；

反应室压力 :8mT；

C₄F₈流量   :10sccm/min；

H₂流量     :8sccm/min；

He流量     :174sccm/min。

上述的高深宽比氧化硅刻蚀工艺中，该工艺采用的刻蚀掩膜为光刻胶。

上述的高深宽比氧化硅刻蚀工艺中，所述电感耦合等离子刻蚀系统为英国STS公司的STS AOE 34443型刻蚀机。

(三)有益效果