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實(shí)現(xiàn)高精度深硅刻蝕的方法
點(diǎn)擊量:1170 日期:2023-09-14 編輯:硅時(shí)代
深反應(yīng)離子刻蝕工藝,是實(shí)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(xiàng)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(duì)于慣性MEMS傳感器,有研究發(fā)現(xiàn)制備的電容式加速度計(jì)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(yàn)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(gè)基板上通過(guò)垂直互聯(lián)的多個(gè)芯片可以顯著提高設(shè)備性能降低尺寸,對(duì)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(wèn)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(jìn)行,將一個(gè)刻蝕循環(huán)分解為三個(gè)子過(guò)程:碳氟聚合物沉積、鈍化層刻蝕和硅的刻蝕,分別對(duì)應(yīng)刻蝕菜單中Dep1,Etch1和Etch2。
為了改善刻蝕對(duì)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(guò)程刻蝕時(shí)間,以及Etch1和Etch2兩個(gè)刻蝕子過(guò)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(kuò)散和反應(yīng)產(chǎn)物脫離提供了更多時(shí)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(qiáng)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(hù)側(cè)向不被刻蝕,需要增加Dep1或者減小Etch1。
通過(guò)對(duì)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(dá)40:1。
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