晶片牺牲层刻蚀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子领域，特别是涉及微电子加工工艺中的一种晶片牺牲层刻蚀方法。
【背景技术】
[0002]一般地，微机电系统(micro electro mechanical systems,缩写为 MEMS,美国惯用词)或微机械(Micro machine,日本惯用词)或微系统技术(Micro systemsTechnology，欧洲惯用词)是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域，它涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约了当今科学技术的许多尖端成果，在信息、通信、航空、航天、汽车、生物、医疗、环保、工业控制等领域都有广泛的应用前景。
[0003]表面牺牲层刻蚀技术是一种主要的MEMS加工手段，目前国际上开发最成功的MEMS器件ADXL系列加速度计就是采用该技术完成的。其特点是使用与集成电路工艺相类似的薄膜加工工艺，容易与集成电路集成制作。
[0004]牺牲层技术的主要要点是利用各项同性刻蚀的特性，刻蚀掉需要去掉的Si结构，而相对选择比较高的Si02、SiN或金属结构会剩余下来，主要是采用干法或湿法的相关手段能完成牺牲层的刻蚀。
[0005]一般来说，牺牲层工艺希望在刻蚀深度一定的情况下，侧向腐蚀更重一些，一般需要侧向腐蚀宽度与纵向腐蚀深度之比等于或大于1:1，才能保证器件的性能。
[0006]由于牺牲层刻蚀需要用到各向同性刻蚀技术，湿法刻蚀是最先被采用的方式。一般来说，采用Κ0Η溶液进行牺牲层释放是MEMS制作的传统方式，刻蚀速率快，可得到各向同性的形貌。但是，湿法刻蚀的主要问题在于刻蚀的可控性上面。溶液的温度、溶液随刻蚀过程浓度的变化都是不易控制的参数。对于MEMS的部分器件来说，牺牲层的刻蚀深度不能超过某个特定的值，否则器件性能会受到影响。因此采用湿法刻蚀会出现问题。
[0007]另一种各向同性的刻蚀方式是采用干法刻蚀，但需要采用XeF2作为刻蚀气体。市场上已有部分干法刻蚀设备，通过配备乂亦2气体进行Si的牺牲层刻蚀。工艺一般不需要特殊控制，射频电源可以加500W左右以提高刻蚀速率，不需要偏压，控制适当的压强和晶片温度完成刻蚀过程。但是，乂亦2是良好的Si各向同性刻蚀气体，但乂亦2气体价格昂贵，为完成该各向同性刻蚀，需要专门添置新的刻蚀设备和气体，增加成本。
[0008]鉴于上述缺陷，本发明人经过长时间的研究和实践终于获得了本发明创造。
【发明内容】
[0009]基于此，有必要针对牺牲层的刻蚀可控性不高的问题，提供一种便于刻蚀操作、实现较高侧向刻蚀比的晶片牺牲层刻蚀方法。上述目的通过下述技术方案实现:
[0010]一种晶片牺牲层刻蚀方法，包括如下步骤:
[0011]S100:将带有牺牲层的晶片放置在刻蚀设备中；
[0012]S200:刻蚀步骤:向所述刻蚀设备中通入第一工艺气体，采用第一压强、第一偏压对所述牺牲层进行刻蚀；
[0013]S300:沉积步骤:向所述刻蚀设备中通入第二工艺气体，用第二压强、第二偏压对所述牺牲层进行沉积；
[0014]重复步骤S200和S300，直至所述牺牲层的侧向腐蚀宽度和纵向腐蚀深度达到所需时，所述牺牲层刻蚀结束。
[0015]上述目的还可以通过下述技术方案进一步实现。
[0016]在其中一个实施例中，所述第一工艺气体为高含氟气体。
[0017]在其中一个实施例中，所述第一工艺气体为SF6或NF3，所述第二工艺气体为C4Fs。
[0018]在其中一个实施例中，所述第一工艺气体的流量为200sccm?500sccm,所述第二工艺气体的流量为lOOsccm?300sccm。
[0019]在其中一个实施例中，所述第一压强的压力范围为30mT?70mT,所述第二压强的压力范围为10mT?50mT，所述第一偏压的功率范围为5W?10W，所述第二偏压的功率范围为 10W ?50ffo
[0020]在其中一个实施例中，所述刻蚀步骤采用第一射频功率对所述牺牲层进行刻蚀，所述第一射频功率的功率范围为1200W?2500W ；
[0021]所述沉积步骤采用第二射频功率对所述牺牲层进行沉积，所述第二射频功率的功率范围为800W?2000W。
[0022]在其中一个实施例中，所述刻蚀步骤采用第一温度对所述牺牲层进行刻蚀，所述第一温度的温度范围为0°C?20°C ;
[0023]所述沉积步骤采用第二温度对所述牺牲层进行沉积，所述第二温度的温度范围为
0。。?20。。。
[0024]本发明的有益效果是:
[0025]本发明的晶片牺牲层刻蚀方法，工艺设计简单合理，采用第一工艺气体、第一压强、第一偏压的刻蚀工艺对牺牲层进行刻蚀，实现对牺牲层的各项同性刻蚀，采用第二工艺气体、第二压强、第二偏压的沉积工艺对牺牲层进行沉积，实现对牺牲层的底部保护，通过刻蚀步骤与沉积步骤交替循环对牺牲层进行刻蚀、沉积、再刻蚀、再沉积，最终实现较高的侧向刻蚀比。
【附图说明】
[0026]图1为本发明一实施例的晶片牺牲层刻蚀方法的流程图；
[0027]图2为待刻蚀带有光刻胶的硅晶片；
[0028]图3为采用本发明的晶片牺牲层刻蚀方法对图2所示的硅晶片进行刻蚀；
[0029]图4为采用本发明的晶片牺牲层刻蚀方法对图3所示的硅晶片进行沉积；
[0030]图5为采用本发明的晶片牺牲层刻蚀方法对图4所示的硅晶片进行再刻蚀；
[0031]其中:
[0032]100-石圭晶片；200-光刻月父。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的晶片牺牲层刻蚀方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]参见图1，一实施例的晶片牺牲层刻蚀方法，包括如下步骤:
[0035]S100:将带有牺牲层的晶片放置在刻蚀设备中；
[0036]S200:刻蚀步骤:向刻蚀设备中通入第一工艺气体，用第一压强、第一偏压对牺牲层进行刻蚀；
[0037]S300:沉积步骤:向刻蚀设备中通入第二工艺气体，用第二压强、第二偏压对牺牲层进行沉积；
[0038]重复步骤S200和S300，直至牺牲层的侧向腐蚀宽度和纵向腐蚀深度达到所需时，牺牲层刻蚀结束。
[0039]步骤S100为准备步骤，将带有牺牲层的晶片放置在刻蚀设备中，准备进行刻蚀；步骤S200为刻蚀步骤，采用第一工艺气体、第一压强、第一偏压的刻蚀工对牺牲层进行刻蚀，实现对牺牲层的各项同性刻蚀；步骤S300为沉积步骤，采用第二工艺气体、第二压强、第二偏压的沉积工艺对牺牲层进行沉积，实现对牺牲层的底部保护；通过刻蚀步骤与沉积步骤交替循环对牺牲层进行刻蚀、沉积、再刻蚀、再沉积，直至牺牲层的侧向腐蚀宽度和纵向腐蚀深度达到所需时，牺牲层刻蚀结束，最终实现较高的侧向刻蚀比。刻蚀机由工艺腔、传输腔、气体控制盒、射频系统、真空系统、温控系统以及装载模块(选配)等部分组成。其中上下电极采用13.56MHz、3000W射频功率，工艺中基座温度一般设置为-10°C?_60°C。刻蚀设备的腔室及内衬需要加热，以减少刻蚀副产物的沉积。在刻蚀机上增加时间继电器，通过时间继电器分