實現(xiàn)高精度深硅刻蝕的方法

深反應(yīng)離子刻蝕工藝，是實現(xiàn)高深寬比特性的重要方式，已成為微加工技術(shù)的基石。這項刻蝕技術(shù)在眾多領(lǐng)域均得到了應(yīng)用：1)MEMS電容式慣性傳感器；2) 宏觀設(shè)備的微型化；3) 三維集成電路堆疊技術(shù)的硅通孔工藝。

對于慣性MEMS傳感器，有研究發(fā)現(xiàn)制備的電容式加速度計具有高深寬比結(jié)構(gòu)能夠顯著增加傳感面積，提供更高的驗證質(zhì)量并降低彈簧剛度，從而提高電容靈敏度。在三維集成電路封裝領(lǐng)域，在單個基板上通過垂直互聯(lián)的多個芯片可以顯著提高設(shè)備性能降低尺寸，對于相同直徑的通孔結(jié)構(gòu)，深寬比越大越有助于解決熱耗散和翹曲問題。 由于刻蝕結(jié)構(gòu)的表面形貌與刻蝕區(qū)域的線寬大小有很大關(guān)系，微小線寬結(jié)構(gòu)刻蝕隨著刻蝕深度的在增加，氣體傳輸受到一定程度的限制，缺乏活性氣體刻蝕導(dǎo)致能力減弱是制約小線寬高深寬比增大的主要因素。

深反應(yīng)離子刻蝕應(yīng)用最普遍的是【Bosch工藝】，基于刻蝕和鈍化交替進行，將一個刻蝕循環(huán)分解為三個子過程：碳氟聚合物沉積、鈍化層刻蝕和硅的刻蝕，分別對應(yīng)刻蝕菜單中Dep1，Etch1和Etch2。

為了改善刻蝕對深寬比的依賴性，在線圈功率和腔室壓力不改變的情況下，逐漸增大Etch2子過程刻蝕時間，以及Etch1和Etch2兩個刻蝕子過程中的極板功率，一方面增加反應(yīng)氣體，并為反應(yīng)氣體擴散和反應(yīng)產(chǎn)物脫離提供了更多時間，另一方面提高極板功率能夠提高等離子體的垂直角度和入射能量，加強等離子體垂直轟擊能力，從而改善深溝槽底部的刻蝕情況。另一方面如果出現(xiàn)隨著刻蝕深度增加開口尺寸增大，表明當(dāng)前側(cè)壁鈍化層厚度不足以保護側(cè)向不被刻蝕，需要增加Dep1或者減小Etch1。

通過對工藝參數(shù)的優(yōu)化，得到了下圖為2μm線寬刻蝕深度80微米，深寬比達40：1。

除了超高深寬比溝槽結(jié)構(gòu)，下圖展示了微柱陣列、SOI器件、齒輪、彈簧等硅基刻蝕樣品，更多工藝展示，繼續(xù)關(guān)注勵德微系統(tǒng)。

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