[发明专利]基于SOG圆片的深硅刻蚀方法

说明书

本发明涉及基于SOG圆片的深硅刻蚀方法，包括：提供一SOG圆片，SOG圆片置于一平板上；在SOG圆片的硅结构层上形成一硬掩膜层；在硬掩膜层上形成一光刻胶层并曝光、显影以曝露部分硬掩膜层；对曝露的部分硬掩膜层进行刻蚀以曝露部分硅结构层；对曝露的部分硅结构层在一腔室内进行深感应耦合等离子体干法刻蚀，深感应耦合等离子体干法刻蚀包括第一刻蚀阶段和第二刻蚀阶段，第一刻蚀阶段包括循环进行的第一钝化步骤、第一预刻蚀步骤和第一刻蚀步骤，第二刻蚀阶段包括循环进行的第二钝化步骤、第二预刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，其中，第一刻蚀步骤及第二刻蚀步骤中的压力均为30mTorr～40mTorr、刻蚀时间和平板处的射频功率均随循环的周期的增加而逐渐增大。

技术领域

本发明涉及MEMS制造工艺技术领域，特别是涉及基于SOG圆片的深硅刻蚀方法。

背景技术

微机电系统传感器越来越广泛地应用于汽车、手机和智能穿戴设备等领域，以体硅工艺为核心的MEMS技术发展尤为迅速。高深宽比硅刻蚀技术的发展，使得微型传感器、执行器的灵敏度大幅提高，同表面硅工艺相比，以深硅刻蚀工艺为核心的体硅工艺，可以获得更大的检测电容、更灵敏的质量块结构，提高了MEMS传感器的分辨率和灵敏度。

基于SOG圆片(全称为硅结构层-玻璃衬底键合片)的体硅工艺作为MEMS传感器加工中的关键工艺，目前均采用Bosch工艺来实现。但是，工艺中存在刻蚀速率随着沟槽宽度变窄而降低的问题，这种现象也称为lag效应，甚至有时在窄沟槽中的刻蚀速率为零，因此，难以控制刻蚀侧壁垂直度和刻蚀深度。这些问题严重影响了高深宽比刻蚀技术的使用，很多体硅结构因此而无法实现。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于SOG圆片的深硅刻蚀方法，该方法在提高刻蚀深度的同时，保证良好的刻蚀侧壁垂直度，并降低了刻蚀过程对圆片应力的影响。

一种基于SOG圆片的深硅刻蚀方法，所述深硅刻蚀方法包括以下步骤：

提供一SOG圆片，所述SOG圆片置于一平板上；

在所述SOG圆片的硅结构层上形成一硬掩膜层；

在所述硬掩膜层上形成一光刻胶层并曝光、显影以曝露部分硬掩膜层；

对曝露的所述部分硬掩膜层进行刻蚀以曝露部分硅结构层；

对曝露的所述部分硅结构层在一腔室内进行深感应耦合等离子体干法刻蚀，所述深感应耦合等离子体干法刻蚀包括第一刻蚀阶段和第二刻蚀阶段，所述第一刻蚀阶段包括循环进行的第一钝化步骤、第一预刻蚀步骤和第一刻蚀步骤，所述第二刻蚀阶段包括循环进行的第二钝化步骤、第二预刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，所述第一刻蚀步骤及所述第二刻蚀步骤中的压力均为30mTorr～40mTorr，所述第一刻蚀步骤及所述第二刻蚀步骤的刻蚀时间均随循环的周期的增加而逐渐增大，所述第一刻蚀步骤及所述第二刻蚀步骤中的平板处的射频功率均随循环的周期的增加而逐渐增大。

上述基于SOG圆片的深硅刻蚀方法具有以下优点：第一，将深感应耦合等离子体干法刻蚀分成第一刻蚀阶段和第二刻蚀阶段，第一刻蚀阶段包括循环进行的第一钝化步骤、第一预刻蚀步骤和第一刻蚀步骤，第二刻蚀阶段包括循环进行的第二钝化步骤、第二预刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，减少了等离子体连续轰击SOG圆片表面的时间。第二，第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤的压力均较低，减少了离子之间的碰撞，使得反应离子更容易进入窄沟槽底部，进行反应。第三，随循环周期的增加，沟槽逐渐变深，此时逐渐增加平板处的射频功率，为反应副产物提供逃出沟槽底部的能量，增加反应离子垂直方向上的方向性。第四，随循环周期的增加，逐渐延长沟槽刻蚀的持续时间，减少连续刻蚀在圆片表面积累的大量热量。因此，上述深硅刻蚀方法在提高刻蚀深度的同时，能够保证良好的刻蚀侧壁垂直度，并降低刻蚀过程对圆片应力的影响。

附图说明

图1为本发明基于SOG圆片的深硅刻蚀方法的工艺流程示意图；