本申请涉及mems制备,尤其是涉及一种通过调控bosch工艺控制mems器件刻蚀结构底部尺寸的方法。
背景技术:
1、在微机电系统(mems)制造技术领域,深硅刻蚀是形成加速度计、陀螺仪、微镜、压力传感器等刻蚀结构的关键工艺。然而,现有相关技术在实际应用中仍存在诸多局限:
2、1)传统技术中刻蚀结构的底部关键尺寸(bottom critical dimension, cd)主要由光刻图形决定,光罩定型后底部cd即被固定,若需调整则必须重新制备光罩,不仅费时费力、成本高昂,还严重影响研发进度与生产灵活性,难以快速响应市场需求变化;
3、2)部分技术通过在bosch工艺中引入底部聚合物调控气体脉冲,虽能适度提升底部钝化层厚度以抑制底角过度刻蚀,但易引入残留物风险,需额外优化清洗步骤;
4、3)另有采用变功率/变气流动态刻蚀策略的方案,通过调整rf功率、气体流量或压力改变等离子体特性以调控剖面形貌,但其对底部cd的控制能力有限,且易导致刻蚀结构出现非均匀性或轮廓畸变。
5、同时,bosch工艺应用于mems器件刻蚀结构制造时,还面临底部尺寸控制困难的问题,受离子轰击角度、侧壁聚合物沉积不均及底部聚合物残留等因素影响,底部易出现钻蚀或瓶状现象,难以精确控制底部落地尺寸,且随着刻蚀深度增加,刻蚀速率与侧壁形貌会发生波动,导致不同深度处横向尺寸不一致。
6、而现有技术主要通过调节总刻蚀时间、气体流量或功率控制刻蚀深度,对底部cd的调控能力不足,这些问题均制约了mems器件刻蚀结构的精密加工与产业化发展,亟需一种新型工艺方法予以解决。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决mems器件刻蚀结构底部尺寸不可控的技术问题。
2、为实现上述目的,本申请提供了一种通过调控bosch工艺控制mems器件刻蚀结构底部尺寸的方法,包括如下步骤:
3、s1、定义r:单个标准bosch工艺循环中包括交替进行的刻蚀子周期和钝化子周期,定义刻蚀子周期的刻蚀时间与钝化子周期的钝化时间的占比为r;
4、s2、提供待刻蚀的mems器件,该mems器件目标刻蚀结构的深度、宽度和底部尺寸;
5、s3、在刻蚀过程中,随着刻蚀深度的增加,按照预设的动态调控机制调整r值,以控制刻蚀结构的侧壁形貌及底部尺寸。
6、作为本申请进一步的改进,所述动态调控机制如下:设定一个初始r值,随着刻蚀深度的增加,逐步降低或增加r值。
7、作为本申请进一步的改进,所述方法还包括:利用实时工艺监控装置监测当前的刻蚀深度,并将监测数据反馈至工艺控制系统,所述工艺控制系统根据所述监测数据和所述动态调控机制触发对r值的调整。
8、作为本申请进一步的改进,所述mems器件的待刻蚀结构为深沟槽、通孔、悬臂梁、梳齿结构、腔体中的任意一种。
9、作为本申请进一步的改进,所述mems器件的待刻蚀结构的深宽比为0.5:1~100:1。
10、作为本申请进一步的改进,步骤s1中,所述刻蚀子周期的刻蚀时间与所述钝化子周期的钝化时间分别是独立可调的。
11、作为本申请进一步的改进,所述刻蚀子周期工艺期间采用的刻蚀气体为含氟刻蚀气体,所述钝化子周期工艺期间采用的钝化气体为含氟碳聚合物沉积气体。
12、作为本申请进一步的改进,所述刻蚀气体为sf6,所述钝化气体为c4f8。
13、作为本申请进一步的改进,r值的动态调控范围为2.8~4.2。
14、作为本申请进一步的改进,所述方法还包括:终点检测步骤,在刻蚀深度接近所述预设刻蚀深度时,进一步微调r值,以修正底部尺寸精度。
15、与现有技术相比,本申请具有以下显著优势:
16、本申请通过动态调控bosch工艺中刻蚀与钝化子周期时间占比r,解决了mems器件刻蚀结构底部尺寸不可控的技术问题,相比现有技术具有显著优势:
17、1)无需像传统技术那样依赖光刻定义调整底部尺寸,避免了重新制备光罩导致的周期长、成本高问题,通过r值的动态调控,即可实现底部尺寸的精准控制,大幅提升生产灵活性,缩短产品开发周期;
18、2)不同于底部聚合物脉冲调控方案易引入残留物的缺陷,本申请通过刻蚀与钝化时间的协同调整强化侧壁保护,在抑制底部钻蚀、瓶状现象的同时,无需额外优化清洗步骤,提升工艺稳定性与可重复性;
19、3)相较于变功率/变气流动态刻蚀方案对底部尺寸控制能力有限、易致结构畸变的问题,本申请通过r与刻蚀深度的关联调控,结合实时工艺监控反馈,确保刻蚀过程中不同深度处横向尺寸一致,兼顾刻蚀速率与侧壁形貌,且适配深沟槽、通孔等多种结构,可满足mems器件精密加工与产业化需求。
1.一种通过调控bosch工艺控制mems器件刻蚀结构底部尺寸的方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述动态调控机制如下:设定一个初始r值,随着刻蚀深度的增加,逐步降低或增加r值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:利用实时工艺监控装置监测当前的刻蚀深度,并将监测数据反馈至工艺控制系统,所述工艺控制系统根据所述监测数据和所述动态调控机制触发对r值的调整。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述mems器件的待刻蚀结构为深沟槽、通孔、悬臂梁、梳齿结构、腔体中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述mems器件的待刻蚀结构的深宽比为0.5:1~100:1。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1中,所述刻蚀子周期的刻蚀时间与所述钝化子周期的钝化时间分别是独立可调的。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述刻蚀子周期工艺期间采用的刻蚀气体为含氟刻蚀气体,所述钝化子周期工艺期间采用的钝化气体为含氟碳聚合物沉积气体。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述刻蚀气体为sf6,所述钝化气体为c4f8。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,r值的动态调控范围为2.8~4.2。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:终点检测步骤,在刻蚀深度接近所述预设刻蚀深度时,进一步微调r值,以修正底部尺寸精度。