晶片犧牲層刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子領(lǐng)域，特別是涉及微電子加工工藝中的一種晶片犧牲層刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般地，微機(jī)電系統(tǒng)(micro electro mechanical systems,縮寫(xiě)為 MEMS,美國(guó)慣用詞)或微機(jī)械(Micro machine,日本慣用詞)或微系統(tǒng)技術(shù)(Micro systemsTechnology，歐洲慣用詞)是一個(gè)新興的、多學(xué)科交叉的高科技領(lǐng)域，它涉及電子、機(jī)械、材料、制造、信息與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科，并集約了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的許多尖端成果，在信息、通信、航空、航天、汽車(chē)、生物、醫(yī)療、環(huán)保、工業(yè)控制等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]表面犧牲層刻蝕技術(shù)是一種主要的MEMS加工手段，目前國(guó)際上開(kāi)發(fā)最成功的MEMS器件ADXL系列加速度計(jì)就是采用該技術(shù)完成的。其特點(diǎn)是使用與集成電路工藝相類(lèi)似的薄膜加工工藝，容易與集成電路集成制作。
[0004]犧牲層技術(shù)的主要要點(diǎn)是利用各項(xiàng)同性刻蝕的特性，刻蝕掉需要去掉的Si結(jié)構(gòu)，而相對(duì)選擇比較高的Si02、SiN或金屬結(jié)構(gòu)會(huì)剩余下來(lái)，主要是采用干法或濕法的相關(guān)手段能完成犧牲層的刻蝕。
[0005]一般來(lái)說(shuō)，犧牲層工藝希望在刻蝕深度一定的情況下，側(cè)向腐蝕更重一些，一般需要側(cè)向腐蝕寬度與縱向腐蝕深度之比等于或大于1:1，才能保證器件的性能。
[0006]由于犧牲層刻蝕需要用到各向同性刻蝕技術(shù)，濕法刻蝕是最先被采用的方式。一般來(lái)說(shuō)，采用Κ0Η溶液進(jìn)行犧牲層釋放是MEMS制作的傳統(tǒng)方式，刻蝕速率快，可得到各向同性的形貌。但是，濕法刻蝕的主要問(wèn)題在于刻蝕的可控性上面。溶液的溫度、溶液隨刻蝕過(guò)程濃度的變化都是不易控制的參數(shù)。對(duì)于MEMS的部分器件來(lái)說(shuō)，犧牲層的刻蝕深度不能超過(guò)某個(gè)特定的值，否則器件性能會(huì)受到影響。因此采用濕法刻蝕會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
[0007]另一種各向同性的刻蝕方式是采用干法刻蝕，但需要采用XeF2作為刻蝕氣體。市場(chǎng)上已有部分干法刻蝕設(shè)備，通過(guò)配備乂亦2氣體進(jìn)行Si的犧牲層刻蝕。工藝一般不需要特殊控制，射頻電源可以加500W左右以提高刻蝕速率，不需要偏壓，控制適當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)和晶片溫度完成刻蝕過(guò)程。但是，乂亦2是良好的Si各向同性刻蝕氣體，但乂亦2氣體價(jià)格昂貴，為完成該各向同性刻蝕，需要專(zhuān)門(mén)添置新的刻蝕設(shè)備和氣體，增加成本。
[0008]鑒于上述缺陷，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明創(chuàng)造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]基于此，有必要針對(duì)犧牲層的刻蝕可控性不高的問(wèn)題，提供一種便于刻蝕操作、實(shí)現(xiàn)較高側(cè)向刻蝕比的晶片犧牲層刻蝕方法。上述目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]一種晶片犧牲層刻蝕方法，包括如下步驟:
[0011]S100:將帶有犧牲層的晶片放置在刻蝕設(shè)備中；
[0012]S200:刻蝕步驟:向所述刻蝕設(shè)備中通入第一工藝氣體，采用第一壓強(qiáng)、第一偏壓對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕；
[0013]S300:沉積步驟:向所述刻蝕設(shè)備中通入第二工藝氣體，用第二壓強(qiáng)、第二偏壓對(duì)所述犧牲層進(jìn)行沉積；
[0014]重復(fù)步驟S200和S300，直至所述犧牲層的側(cè)向腐蝕寬度和縱向腐蝕深度達(dá)到所需時(shí)，所述犧牲層刻蝕結(jié)束。
[0015]上述目的還可以通過(guò)下述技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一工藝氣體為高含氟氣體。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一工藝氣體為SF6或NF3，所述第二工藝氣體為C4Fs。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一工藝氣體的流量為200sccm?500sccm,所述第二工藝氣體的流量為lOOsccm?300sccm。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一壓強(qiáng)的壓力范圍為30mT?70mT,所述第二壓強(qiáng)的壓力范圍為10mT?50mT，所述第一偏壓的功率范圍為5W?10W，所述第二偏壓的功率范圍為 10W ?50ffo
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述刻蝕步驟采用第一射頻功率對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕，所述第一射頻功率的功率范圍為1200W?2500W ；
[0021]所述沉積步驟采用第二射頻功率對(duì)所述犧牲層進(jìn)行沉積，所述第二射頻功率的功率范圍為800W?2000W。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述刻蝕步驟采用第一溫度對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕，所述第一溫度的溫度范圍為0°C?20°C ;
[0023]所述沉積步驟采用第二溫度對(duì)所述犧牲層進(jìn)行沉積，所述第二溫度的溫度范圍為
0。。?20。。。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
[0025]本發(fā)明的晶片犧牲層刻蝕方法，工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，采用第一工藝氣體、第一壓強(qiáng)、第一偏壓的刻蝕工藝對(duì)犧牲層進(jìn)行刻蝕，實(shí)現(xiàn)對(duì)犧牲層的各項(xiàng)同性刻蝕，采用第二工藝氣體、第二壓強(qiáng)、第二偏壓的沉積工藝對(duì)犧牲層進(jìn)行沉積，實(shí)現(xiàn)對(duì)犧牲層的底部保護(hù)，通過(guò)刻蝕步驟與沉積步驟交替循環(huán)對(duì)犧牲層進(jìn)行刻蝕、沉積、再刻蝕、再沉積，最終實(shí)現(xiàn)較高的側(cè)向刻蝕比。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的晶片犧牲層刻蝕方法的流程圖；
[0027]圖2為待刻蝕帶有光刻膠的硅晶片；
[0028]圖3為采用本發(fā)明的晶片犧牲層刻蝕方法對(duì)圖2所示的硅晶片進(jìn)行刻蝕；
[0029]圖4為采用本發(fā)明的晶片犧牲層刻蝕方法對(duì)圖3所示的硅晶片進(jìn)行沉積；
[0030]圖5為采用本發(fā)明的晶片犧牲層刻蝕方法對(duì)圖4所示的硅晶片進(jìn)行再刻蝕；
[0031]其中:
[0032]100-石圭晶片；200-光刻月父。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的晶片犧牲層刻蝕方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0034]參見(jiàn)圖1，一實(shí)施例的晶片犧牲層刻蝕方法，包括如下步驟:
[0035]S100:將帶有犧牲層的晶片放置在刻蝕設(shè)備中；
[0036]S200:刻蝕步驟:向刻蝕設(shè)備中通入第一工藝氣體，用第一壓強(qiáng)、第一偏壓對(duì)犧牲層進(jìn)行刻蝕；
[0037]S300:沉積步驟:向刻蝕設(shè)備中通入第二工藝氣體，用第二壓強(qiáng)、第二偏壓對(duì)犧牲層進(jìn)行沉積；
[0038]重復(fù)步驟S200和S300，直至犧牲層的側(cè)向腐蝕寬度和縱向腐蝕深度達(dá)到所需時(shí)，犧牲層刻蝕結(jié)束。
[0039]步驟S100為準(zhǔn)備步驟，將帶有犧牲層的晶片放置在刻蝕設(shè)備中，準(zhǔn)備進(jìn)行刻蝕；步驟S200為刻蝕步驟，采用第一工藝氣體、第一壓強(qiáng)、第一偏壓的刻蝕工對(duì)犧牲層進(jìn)行刻蝕，實(shí)現(xiàn)對(duì)犧牲層的各項(xiàng)同性刻蝕；步驟S300為沉積步驟，采用第二工藝氣體、第二壓強(qiáng)、第二偏壓的沉積工藝對(duì)犧牲層進(jìn)行沉積，實(shí)現(xiàn)對(duì)犧牲層的底部保護(hù)；通過(guò)刻蝕步驟與沉積步驟交替循環(huán)對(duì)犧牲層進(jìn)行刻蝕、沉積、再刻蝕、再沉積，直至犧牲層的側(cè)向腐蝕寬度和縱向腐蝕深度達(dá)到所需時(shí)，犧牲層刻蝕結(jié)束，最終實(shí)現(xiàn)較高的側(cè)向刻蝕比。刻蝕機(jī)由工藝腔、傳輸腔、氣體控制盒、射頻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及裝載模塊(選配)等部分組成。其中上下電極采用13.56MHz、3000W射頻功率，工藝中基座溫度一般設(shè)置為-10°C?_60°C。刻蝕設(shè)備的腔室及內(nèi)襯需要加熱，以減少刻蝕副產(chǎn)物的沉積。在刻蝕機(jī)上增加時(shí)間繼電器，通過(guò)時(shí)間繼電器分