高速无等离子体硅刻蚀系统的制作方法

文档序号:7203906阅读:390来源:国知局
专利名称:高速无等离子体硅刻蚀系统的制作方法
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域,具体而言,涉及一种高速无等离子体娃刻蚀系统。
背景技术
半导体的刻蚀分为物理刻蚀和化学刻蚀,后者例如等离子体化学刻蚀。物理刻蚀 的优点在于它是各向异性的,刻蚀速率也较快;缺点是刻蚀选择比差,并且反应产物不易挥 发,容易沉积到硅片表面,引起颗粒污染。等离子体化学刻蚀是各向同性的,其线宽控制比 较差;并且,等离子体刻蚀设备价格昂贵,刻蚀选择比差,刻蚀速率低,侧壁光滑度不高,容 易对器件造成损伤。例如,目前的半导体刻蚀技术中普遍采用的反应离子刻蚀(Reactive IonEtcher,简称 RIE)、电感耦合等离子(Inductively Coupled Plasma,简称 ICP)等干法 刻蚀技术都为等离子体刻蚀,由于非均勻等离子体产生的电荷会引起硅片上敏感器件的失 效,因此利用这些技术容易使硅片及其结构造成破坏。目前,还没有合适的技术可以提供刻蚀速率高、刻蚀选择比高的硅刻蚀系统, 因此难以满足新一代无等离子体刻蚀技术和微机电系统(micro-electro-mechanical systems,简称MEMS)制造工艺中对硅的刻蚀,以及硅的深斜刻蚀加工的要求。
发明内容针对相关技术中半导体刻蚀装置无法快速进行选择比高的刻蚀的问题而提出本 实用新型,为此,本实用新型的主要目的在于提供一种高速无等离子体硅刻蚀系统,以解决 以上提出的问题中的至少一个问题。鉴于上述,本实用新型提供了一种高速无等离子体硅刻蚀系统,该系统包括容纳 刻蚀材料的供料装置;与供料装置连接的刻蚀腔;刻蚀腔包括腔体;角度可调整的喷嘴, 喷嘴固定于腔体内的一侧;支承待刻蚀硅片的支架,支架固定于腔体内,并且位于喷嘴相对 的另一侧;掩蔽板,掩蔽板位于喷嘴与支架之间,固定于腔体内壁,在掩蔽板上与喷嘴对应 的位置形成有供刻蚀材料穿过的孔或缝。[0006]通过本实用新型的上述技术方案,采用具有以上结构的高速无等离子体硅刻蚀系 统,对硅片进行无等离子刻蚀,通过在刻蚀腔内喷入刻蚀气体并调节压力和温度,对硅片进 行刻蚀,可以解决目前的刻蚀技术中刻蚀选择比差、速率低等问题,提高了刻蚀速率和刻蚀 选择比,提供了光滑度高的硅片侧壁,进一步地提高了系统的安全性。

图1为本实用新型一较佳实施例的高速无等离子体硅刻蚀系统的结构示意图;图2为本实用新型一较佳实施例的刻蚀腔的结构示意图。
具体实施方式
在本实用新型实施例中,提供了高速无等离子硅刻蚀系统的实现方案,在该实现方案中,利用具有刻蚀腔的高速无等离子硅刻蚀系统,通过刻蚀气体对硅片进行刻蚀,形成 具有所需结构的硅片。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。如图1所示,本实用新型一较佳实施例的一种高速无等离子硅刻蚀系统包括容纳刻蚀气体的供料装置,在本实施例中,供料装置是由容纳二氧化碳的第一存 储罐16和容纳五氟化氯的第二存储罐17组成的,二氧化碳的作用是缓冲剂,可以起到防止 五氟化氯剧烈反应引起爆炸的作用;当然也可以是一个存储罐,仅装有刻蚀用的气体,具体 地由刻蚀所需条件决定;净化装置2通过前级泵1连接供料装置,本实施例中,前级泵1分 别连接到第一存储罐16和第二存储罐17,用于调节供料装置供应的材料的输出量,也就是 二氧化碳和五氟化氯的流量,净化装置2除去气体中的杂质等;气体混合装置3连接净化装 置2,用于混合二氧化碳和五氟化氯两种气体,并将混合后的气体送入刻蚀腔。实际应用中, 如果只需要一种气体作为刻蚀气体,则可以不需要该气体混合装置3,净化装置2可以直接 将已净化的气体送入刻蚀腔。刻蚀腔如图2所示。刻蚀腔包括腔体5,用于容纳刻蚀腔中的各个装置,其中在 不同的阶段腔体5内的压力不同,具体地,在刻蚀腔抽真空时,腔体5内的压力可以仅为 0. OlPa,而在刻蚀的气体喷入刻蚀腔后,刻蚀腔的压力会增大;喷嘴6,固定于腔体5的内 侧,喷嘴6的角度可调整,从而可以通过转动喷嘴6到不同的角度对硅片进行不同角度的刻 蚀。从图1中可以看出,喷嘴6用以向腔体5内喷出刻蚀用的材料,也就是就喷出二氧化碳 21和五氟化氯22 ;支架11,支架11固定于腔体5内,并且位于与喷嘴6相对的另一侧,其上 用于支承待刻蚀的硅片10 ;掩蔽板8,用于对喷嘴6喷出的刻蚀用的材料进行掩蔽和汇聚, 掩蔽板8位于腔体5中,在喷嘴6与支架11之间,并具有与腔体配合的形状,在其与喷嘴6 对应的位置开缝或开孔,从而可以使得刻蚀用的材料穿过孔,起到对材料的汇聚调节的作 用;具体地,开缝还是开孔根据需要刻蚀的图形进行选择,同时其固定于腔体内壁的固定结 构,例如腔体内壁上已有的卡片式结构,固定时将掩蔽板8直接插入到该卡片式结构中,不 需要的时候可以拔出掩蔽板8。待刻蚀硅片10,该硅片10位于支架上,也就是沿喷嘴6的 喷出方向的掩蔽板8的后方,其表面涂覆有光刻胶9,光刻胶9覆盖不需要被刻蚀的部分,而 暴露出待刻蚀的部分,如图2所示,与掩蔽板8的缝对应的待刻蚀的部分已被刻蚀去除,形 成沟槽。当然,腔体5外侧也可以连接有功能不同的各个装置,用以完成不同的功能。优选地,腔体5还可以连接与腔体5内部连通的抽真空泵7,抽真空泵7用于对腔体5抽真空。 当然,抽真空的过程还可以由其他合适的装置、以任意合适的方式完成,不限于上述。优选地,腔体5的外侧连接有与腔体5的内部连通的压力检测装置12,例如真空压力仪,用于检测腔体5内的压力,特别是用于在刻蚀腔的腔体5被抽真空泵7抽真空后对压 力的检测。优选地,温度控制装置13与腔体5内部连通,用于在刻蚀过程中根据腔内的情况控制腔体内温度,通过对温度的控制可以调节腔体内的刻蚀速度。优选地,腔体5还可以通过后级泵14连接尾气处理装置15,后级泵14最好是位于除喷嘴所在一侧以外的位置,用于在刻蚀完成后,由后级泵14抽出腔体5内的尾气,由尾气处理装置15对尾气进行处理。优选地,该系统还包括减压阀4,其连接在气体混合装置3和刻蚀腔的喷嘴6之 间,对气体混合装置3流出的混合气体进行减压,降低到与刻蚀腔的压力成一定比例,例如 1000 1,从而使得五氟化氯的动能很大,足以对硅片进行刻蚀。利用本实用新型一 较佳实施例的高速无等离子硅刻蚀系统,能够通过采用混合气 体,通过各个装置对气体的压力、流量及温度等进行控制,对硅片进行有针对性的刻蚀,提 高刻蚀速率及刻蚀选择比,增加硅片的刻蚀效果,对反应后的产物进行收集处理,降低其对 环境的影响,并且通过缓冲用气体提高装置安全性。此外,该系统成本较低,同时不会对硅 片造成损坏。为了更好地理解本实用新型的高速无等离子硅刻蚀系统,对利用该系统刻蚀的原 理说明如下。首先,对刻蚀腔抽真空;其次,打开供料装置提供二氧化碳和五氟化氯,并设定二 者的混合比;再次,去除杂质并使得两种气体充分地、均勻地混合,随后对混合的气体减压; 而后混合气体经由喷嘴喷入刻蚀腔,经过掩蔽板的掩蔽和束流汇聚调节后,到达硅片;此 时,由于混合气体与刻蚀腔内的压力差很大,所以刻蚀用的气体有足够的动能对硅片进行 刻蚀,而减压后的二氧化碳形成干冰,有效地辅助刻蚀,防止五氟化氯的反应剧烈引起爆 炸;刻蚀完成后,将刻蚀后的尾气排出并由尾气处理装置进行处理。通过上述实施例,利用高速无等离子硅刻蚀系统,对硅片进行刻蚀,提高了刻蚀的 效率,刻蚀后的硅片侧壁光滑度好,可以达到更严格的硅片无损伤要求。同时采用缓冲气 体,缓冲了反应气体的剧烈反应,增加了安全性。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本 领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种高速无等离子体硅刻蚀系统,其特征在于包括容纳刻蚀材料的供料装置;与所述供料装置连接的刻蚀腔;所述刻蚀腔包括腔体;角度可调整的喷嘴,所述喷嘴固定于所述腔体内的一侧;支承待刻蚀硅片的支架,所述支架固定于所述腔体内,并且位于所述喷嘴相对的另一侧;掩蔽板,所述掩蔽板位于所述喷嘴与所述支架之间,固定于所述腔体内壁,在所述掩蔽板上与所述喷嘴对应的位置形成有供刻蚀材料穿过的孔或缝。
2.根据权利要求1所述的高速无等离子体硅刻蚀系统,其特征在于,所述待刻蚀硅片 的表面与所述掩蔽板相对,并且涂覆有光刻胶。
3.根据权利要求2所述的高速无等离子体硅刻蚀系统,其特征在于,所述刻蚀腔连接 有压力检测装置和温度控制装置,所述压力检测装置和温度控制装置分别连通所述腔体内 部。
4.根据权利要求3所述的高速无等离子体硅刻蚀系统,其特征在于,所述刻蚀腔连接 有后级泵和尾气处理装置,所述尾气处理装置通过所述后级泵连通所述腔体内部。
5.根据权利要求4所述的高速无等离子体硅刻蚀系统,其特征在于,所述刻蚀腔连接 有抽真空泵,所述抽真空泵与所述腔体内部连通。
6.根据权利要求5所述的高速无等离子体硅刻蚀系统,其特征在于,所述供料装置和 所述刻蚀腔之间还连接有净化装置和混合刻蚀材料的混合装置。
7.根据权利要求6所述的高速无等离子体硅刻蚀系统,其特征在于,所述供料装置由 两个分别容纳二氧化碳和五氟化氯的存储罐组成,两个所述存储罐分别连接至所述净化装 置。
8.根据权利要求6或7所述的高速无等离子体硅刻蚀系统,其特征在于,所述系统还包 括位于所述混合装置和所述刻蚀腔之间的减压阀。
专利摘要本实用新型提供了一种高速无等离子体硅刻蚀系统,属于半导体技术领域。该系统包括容纳刻蚀材料的供料装置;与供料装置连接的刻蚀腔;刻蚀腔包括腔体;角度可调整的喷嘴,喷嘴固定于腔体内的一侧;支承待刻蚀硅片的支架,支架固定于腔体内,并且位于喷嘴相对的另一侧;掩蔽板,掩蔽板位于喷嘴与支架之间,固定于腔体内壁,在掩蔽板上与喷嘴对应的位置形成有供刻蚀材料穿过的孔或缝。利用本实用新型,可以解决目前的刻蚀技术中刻蚀选择比差、速率低等问题,能够提高刻蚀速率和刻蚀选择比,并且提高系统的安全性。
文档编号H01L21/3065GK201567390SQ20092031334
公开日2010年9月1日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者景玉鹏, 王磊 申请人:中国科学院微电子研究所
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1