[发明专利]一种深硅刻蚀方法有效

专利信息
申请号: 201410140457.2 申请日: 2014-04-09
公开(公告)号: CN103950887A 公开(公告)日: 2014-07-30
发明(设计)人: 涂良成;伍文杰;范继;刘金全;罗俊 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: B81C1/00 分类号: B81C1/00
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 廖盈春
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 刻蚀 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于等离子体加工技术领域,更具体地,涉及一种深硅刻蚀方法。

背景技术

微电子机械系统(MEMS)被越来越广泛地应用于汽车和消费电子等领域,以微电子工艺为基础的MEMS技术发展尤为迅速。高深宽比硅刻蚀技术引入微电子工艺后,一系列新型传感器和执行器结构得以实现。与表面加工工艺相比,深硅刻蚀工艺得到的体硅结构可活动的敏感质量更大,检测电容量更大,器件分辨率和灵敏度等性能指标更高。尽管如此,作为体硅MEMS器件加工中的关键步骤,现有的深硅刻蚀工艺侧壁垂直度及粗糙度难以控制,且刻蚀速率随刻蚀深度的增加而下降,使得深度达到几百微米的硅深刻蚀难以实现。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种深硅刻蚀方法,有效解决了现有技术中侧壁垂直度及粗糙度难以控制以及大刻蚀深度难以实现的问题,在提高刻蚀效率的同时,提高了对光刻胶的选择比,刻蚀槽侧壁垂直度高,粗糙度小,刻蚀深度大。

为实现上述目的,本发明提供了一种深硅刻蚀方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)在硅片表面制备图形化的光刻胶掩膜;(2)对硅片进行深感应耦合等离子体干法刻蚀,包括多个刻蚀阶段,每个刻蚀阶段均在感应耦合等离子体机内,通过钝化、轰击和刻蚀三个步骤交替循环加工完成,随着刻蚀深度的增加,各刻蚀阶段中轰击步骤的轰击强度逐渐增强。

优选地,所述步骤(2)包括第一刻蚀阶段和第二刻蚀阶段;

第一刻蚀阶段的刻蚀深度为120~180μm,其中,钝化步骤:离子源功率1500~2000W,下电极功率0W,腔体气压50~90mtorr,C4F8流量150~250sccm,SF6流量0~20sccm,时间0.375~0.40s;轰击步骤:离子源功率2000~3000W,下电极功率50~75W,腔体气压15~30mTorr,C4F8流量0~20sccm,SF6流量100~250sccm,刻蚀时间0.6~0.85s;刻蚀步骤:离子源功率3000~4000W,下电极功率0W,腔体气压80~140mTorr,C4F8流量0~20sccm,SF6流量700~1200sccm,刻蚀时间1~1.5s;

第二刻蚀阶段的刻蚀深度为100~150μm,其中,钝化步骤:离子源功率1500~2000W,下电极功率0W,腔体气压50~90mTorr,C4F8流量150~250sccm,SF6流量0~20sccm,刻蚀时间0.4~0.5s;轰击步骤:离子源功率2000~3000W,下电极功率100W,腔体气压15~30mTorr,C4F8流量0~20sccm,SF6流量100~250sccm,刻蚀时间0.65~0.9s;刻蚀步骤:离子源功率3000~4000W,下电极功率0W,腔体气压80~140mTorr,C4F8流量0~20sccm,SF6流量700~1200sccm,刻蚀时间1~1.5s。

优选地,所述步骤(2)还包括第三刻蚀阶段;

第三刻蚀阶段的刻蚀深度为90~110μm,其中,钝化步骤:离子源功率1500~2000W,下电极功率0W,腔体气压50~90mTorr,C4F8流量150~250sccm,SF6流量0~20sccm,刻蚀时间0.4~0.5s;轰击步骤:离子源功率2000~3000W,下电极功率150W,腔体气压15~30mTorr,C4F8流量0~20sccm,SF6流量100~250sccm,刻蚀时间0.65~1s;刻蚀步骤:离子源功率3000~4000W,下电极功率0W,腔体气压80~140mTorr,C4F8流量0~20sccm,SF6流量700~1200sccm,刻蚀时间1~1.5s。

优选地,所述步骤(2)还包括第四刻蚀阶段;

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