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干法刻蝕解決RIE中無法得到高深寬比結構或陡直壁問題

Semi Connect ? 來源:Semi Connect ? 作者:Semi Connect ? 2022-10-10 10:12 ? 次閱讀
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MEMS 制造工藝中,常用的干法刻蝕包括反應離子刻蝕 (Reactive lon Etching, RIE)、深反應離子刻蝕(Deep Reactive lon Etching, DRIE) 和XerF2各向同性蝕刻。 其中,RIE也是微電子制造中常見的工藝。深反應離子刻蝕(DRIE)又稱為電感耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma,ICP)刻蝕,是一種高度各向異性干法刻蝕(Anisotropic Etch)工藝。DRIE使用刻蝕與鈍化交替進行的Bosch工藝,解決了RIE中無法得到高深寬比結構或陡直壁的問題。DRIE使用兩個射頻源,其中線圈射頻源(Coil RF)用于產生等離子體,平板射頻源(Platen RF)用于產生偏壓。這種分離的射頻源可以分別調整RIE刻蝕中射頻功率與等離子體濃度。DRIE技術大大推進了MEMS技術的發展,目前主要的DRIE設備供應商為英國的STS和法國的Alcatel。

深冷處理工藝 (Cryogenic Process)和 Bosch 工 藝(Bosch Process)是實現DRIE 的兩種主要方式,其中,Bosch工藝為德國 Robert Bosch GmbH公司的技術專利。

DRIE 工藝存在的問題包括滯后 (RIE Lag)效應、側璧底部掏蝕現象(Charging)和鋸齒形側壁(Sealloping)現象等。滯后效應是指刻蝕速率和開口窗口的大小有關,分為正效應(大的窗口刻蝕速率較快)和反效應(小的窗口刻蝕速率較快)兩種;側壁底部掏蝕現象導致深腔的底部出現側向掏蝕:鋸齒形側壁現象,等比例地調節刻蝕時間和鈍化時間,同時保持二者比例不變,可以減小鋸齒形側壁現象。

XeF2刻蝕是一種各向同性刻蝕。在室溫下,當壓強小于 100mTorr (1Torr=133.3224Pa) 時,XeF2從固態變為氣態,XeF2氣體可以在室溫下與硅發生反應,且刻蝕速率可達到每個進氣周期20-50um。此外,XeF2對掩模材料具有很好的選擇比,如二氧化硅、氮化硅、鋁和光刻膠均可作為掩模材料。但 XeF2刻蝕深度不易控制,且刻蝕反應物中含有HF氣體,需要進行嚴格的尾氣處理。

審核編輯:彭靜

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原文標題:干法刻蝕(Dry Etching)

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