二氧化硅释放工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体加工领域，尤其涉及一种二氧化硅释放工艺。
【背景技术】
[0002]当前，微机电系统(MEMS)制造工艺的发展逐渐出现气相HF刻蚀二氧化硅，来实现一些特殊结构的释放，比如悬臂梁、陀螺仪和CMOS器件等。
[0003]主流的干法释放工艺需要首先通入甲醇、或者乙醇或者异丙醇或者其他醇类气体，把样品表面湿润并在反应中作为催化剂，之后通入无水HF气体与二氧化硅反应。
[0004]在此过程中会生成大量的水，水气一旦形成凝结会导致微细结构产生粘连，为了避免在后续产生粘连，需要持续不断地通入甲醇气体，而这类醇类气体属于易燃易爆，对生产设备车间有一定的危险性，成本也会比较高。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的上述技术问题，本发明特别提出了一种旨在抑制微细结构粘连的全新的二氧化硅释放工艺。
[0006]具体地，本发明提供了一种二氧化硅释放工艺，包括:
[0007]a.向工艺腔内通入催化气体；
[0008]b.向所述工艺腔内通入HF气体，其中所述HF气体在所述催化气体的作用下同所述工艺腔内的二氧化硅反应；以及
[0009]c.向所述工艺腔内通入F2气体或者XeF2气体，以与所述工艺腔中的H2O反应。
[0010]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，所述步骤b和所述步骤c同时进行。
[0011]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，所述步骤c在所述步骤b之后进行。
[0012]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，在所述步骤c之后，该二氧化硅释放工艺还包括:d.检测所述工艺腔内的O2含量；以及el.若检测到的O2含量在一预定时间段内保持小于一预设O2含量，则结束该二氧化硅释放工艺。
[0013]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，在所述步骤d之后，该二氧化硅释放工艺还包括:e2.若检测到的O2含量未在所述预定时间段内保持小于所述预设O2含量，则排空所述工艺腔，然后重复执行所述步骤a?步骤d，直到当检测到的O2含量在所述预定时间段内保持小于所述预设O2含量时执行上述步骤el。
[0014]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，所述催化气体为气态的水、乙醇、甲醇或者异丙醇。
[0015]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，所述步骤a进一步包括:在通入催化气体的同时从所述工艺腔的出气口抽出气体以将所述工艺腔的真空压力保持于5托至500托之间。
[0016]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，所述步骤c中的所述F2气体或者XeF2气体的通入量同所述步骤b中的HF气体的通入量之比大于1:2。
[0017]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，所述HF气体是无水HF气体。
[0018]较佳地，在上述的二氧化硅释放工艺中，在所述步骤a之前或者在所述步骤el之后，该二氧化硅释放工艺还包括:用氮气对所述工艺腔内部进行吹扫。
[0019]本发明的工艺的主要特点在于:首先通入作为启动气体和催化剂的气体；然后，通入HF气体与二氧化硅反应，在通入HF气体的同时或者稍晚时候通入F2或者XeF2气体，首先HF与二氧化硅反应产物是SiF4和H2O, F2会与产生的H2O反应生成HF和02，这样生成的HF可以进一步与二氧化硅反应，提高反应效率。此外，由于最终产物中不含有H2O,因此一并避免了可能导致的微细结构粘连的问题。此外，本发明的二氧化硅释放工艺不仅具有上述技术方面的优点，而且也可以大大降低生产成本。
[0020]应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
【附图说明】
[0021]包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中:
[0022]图1示出了根据本发明的基本原理的方法流程图。
[0023]图2示出了本发明的一个优选实施例的方法流程图。
[0024]图3示出了本发明的另一优选实施例的方法流程图。
[0025]图4示出了本发明的又一优选实施例的方法流程图。
【具体实施方式】
[0026]现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
[0027]首先参考图1，本发明的二氧化硅释放工艺100主要包括以下步骤:向工艺腔内通入催化气体(步骤101);向工艺腔内通入HF气体(步骤102)，优选是无水HF气体，其中该HF气体在该催化气体的作用下同该工艺腔内的二氧化硅反应；以及向该工艺腔内通AF2气体或者XeF2气体(步骤103)，以与该工艺腔中的H2O反应。
[0028]在步骤101中，该催化气体为气态的水、乙醇、甲醇或者异丙醇，以气态的形式通入工艺腔，并吸附在工件表面上。更优选地，选择水蒸汽作为催化剂，以降低成本。为了保证水处于气相并实现比较好的吸附效果。较佳地，在通气的同时可用真空泵从工艺腔的出气口抽出，保持工艺腔的压力在一定的真空压力内，优选的真空压力范围为5托至500托之间。
[0029]在步骤102中，工艺腔内通入的无水HF气体在前述的催化气体的作用下发生电离并与二氧化硅发生反应。方程式如下:
[0030]4HF+Si02 = SiF4+2H20 (反应式 I)
[0031]假设反应速度足够快，通入的HF气体全部与S12反应，生成的水的量是所反应HF
的一半。
[0032]这样，在步骤103中，在HF参加反应并生成H2O会与通入的F2气体或者XeF2气体发生反应，例如，采用F2的实施例的方程式如下:
[0033]2F2+2H20 = = 4HF+02 (反应式 2)
[0034]反应中消耗的F2与水的量相等。生成的HF又会进一步与S12反应，
[0035]4HF+Si02 = SiF4+2H20 (反应式 3)
[0036]同该采用F2气体的实施例相比，通入气体是XeF2的实施例其反应原理和F2实施例相同，只是在副产物中增加了 Xe气。
[0037]可以理解，上述的反应式I中的HF与生成水的比例是2:1，所以通入的F2气体或者XeF2气体与HF气体的比例为1:2.但是考虑到反应式3的产物中依然有水存在，如果水含量较多依然会产生细微结构的粘连问题，因此本发明中会通入较多的&气体或者乂亦2气体。F2气体或者XeF2气体的通入量与HF的气体量优选大于1:2。
[0038]通过合理配置通入工艺腔的上述气体的比例，在二氧化硅被消耗完以后，副产物中的水会与F2反应产生多余的HF和O2，从而彻底避免了发生粘连问题。最终，在水被消耗完之后便不会再有HF和氧气产生。
[0039]此外，根据本发明的一个优选实施例，也可以在工艺腔的出气口或者工艺腔内安装O2探测器，来判断释放是否达到终点。比如，如果持续一段时间检测到O2的含量小于正常真空下氧气的含量值时工艺结束。
[0040]若检测到的O2含量在一预定时间段内保持小于一预设O2含量(该预设O2含量优选是正常真空下氧气的含量)，则结束该二氧化硅释放工艺。
[0041]图2示出了本发明的一个优选实施例的方法