蚀刻硅的混合物
[0071] 总体过程：将不同的组分以气态形式从对应的存储瓶通入一个不锈钢容器，在其 中以气态形式存储。通过在存储相应气体的过程中控制体积，制备包含适当量的、表1中给 出的气体的气体混合物。
[0072]表1 :蚀刻气体混合物（量值按体积计的％给出）
[0073]
[0074]
[0075] *以1 : 4v/v混合物加入元素氟和氮气。
[0076] 表2 :钝化气体混合物（按体积计以％给出的量）
[0077]
[0078] 表3:适合于同时蚀刻和钝化的气体混合物（按体积计以％给出的量）
[0079]
[0080] 1)由德国汉诺威SolvayFluorGmbH以Si'fren?提供的六氟丁二稀
[0081] 实例3:通过连续蚀刻和钝化制备一种MEMS器件（体微机械加工）
[0082] 将用于一种MEMS器件的硅晶片用一种光致抗蚀漆进行涂覆。在根据包括所希望 的槽的所希望的结构使光致抗蚀漆用光局部照射之后，将漆的未暴光的部分去除。然后将 硅晶片放入一个等离子体腔室中。将根据实例1. 1由按体积计20%的元素氟、按体积计 70%的氮气以及按体积计10%的氩气组成的一种预混合的蚀刻混合物在大约0. 2毫巴的 压力下引入到该室中，并且启动微波辐射来引发等离子体状态。将未被光致抗蚀剂覆盖的 区域中的硅各向同性地蚀刻掉，从而在硅上形成一个槽。形成一个约20ym宽的槽之后，将 蚀刻气体从该反应器中除去，并且向反应器中引入根据实例1. 5的由C4F6(按体积计60% ) 和氩气（按体积计40%)组成的一种钝化气体，并且启动微波辐射来引发等离子体。引入 到反应器中的六氟丁二烯实质上在形成于硅中的多个槽的壁上形成了一种氟聚合物涂层， 而氩气稳定了该等离子体。具有所希望的厚度的涂层在这些壁上形成之后，将该钝化气体 除去，并且将新鲜的蚀刻气体重新引入到该反应器。然后再一次将硅层各向同性地进行蚀 亥IJ，从而加深在第一蚀刻步骤中形成的槽。该钝化层保护了该槽的壁。当达到了槽的所希望 的追加的深度时，终止蚀刻并且将蚀刻气体从等离子体反应器中除去。再一次地，引入钝化 气体，并且进行另一个钝化步骤。此后，将该钝化气体除去，并且继续各向异性蚀刻。蚀刻 和钝化连续地进行直到形成一个具有所希望深度的槽。该蚀刻的晶片可以从该室中移出。
[0083] 实例4 :使用碳酰氟蚀刻剂制备一种MEMS器件（体微机械加工）
[0084] 将来自单晶硅的一种晶片用二氧化硅和一种光致抗蚀漆进行涂覆。然后将该晶片 如在实例3中所描述的进行处理，但是用根据实例1. 5的一种蚀刻剂混合物。
[0085] 实例5 :通过同时蚀刻和钝化制备一种MEMS器件（体微机械加工）
[0086] 将一种硅晶片施用二氧化硅的一种电介质层进行涂覆，该电解质层又依次用一种 光致抗蚀漆来涂覆。根据包括所希望的槽的所希望的结构，用光将光致抗蚀漆局部照射之 后，除去该漆的未暴露部分。然后将硅晶片放入一个等离子体腔室中。将根据实例2.1由 按体积计35 %的元素碳酰氟、按体积计30 %的氩气以及按体积计35 %的C4F6组成的气体混 合物在大约0. 2毫巴的压力下引入到该室中，并且启动微波辐射来引发等离子体状态。将 没有被光致抗蚀剂覆盖的区域的二氧化硅蚀刻掉。在蚀刻过程中，形成一个槽。同时，在该 槽的壁上形成一个氟聚合物钝化层。继续该处理直到该槽具有所希望的深度。将该蚀刻/ 钝化气体从该反应器中除去，并且将蚀刻的硅晶片从该室中移出。
[0087] 实例6 :通过用包括一种释放氢气的气体的一种气体混合物同时蚀刻和钝化来制 备一种MEMS器件（体微机械加工）
[0088] 用由按体积计40%的碳酰氟、按体积计20%的C4F6、按体积计30%的氩气和按体 积计10%的CHF3组成的实例2. 2的气体混合物来重复实例5。
[0089] 实例7:-种MEMS器件的制备（表面微机械加工）
[0090] 一个圆的硅晶盘形成待生产的MEMS的基底。首先，在晶片上通过一种低压CVD(化 学气相沉积）法形成一个氮化硅层。然后，再一次通过LPCVD沉积一个二氧化硅的牺牲层。 该牺牲层允许光束在该MEMS器件上自由地移动。通过施用平版印刷技术，打开牺牲层，例 如通过用HF/NH4F进行湿法蚀刻，以允许将所计划的光束锚定。然后，通过LPCVD来沉积一 个多晶硅层。为了除去不是所定义的多晶硅层结构的部分，施用一种平版印刷掩膜，然后将 表1中的蚀刻气体（例如实例1. 1的气体混合物）施用在一个等离子体腔室中来除去在晶 片上的多晶硅层的所不希望的部分。然后，施用另一个层，例如光致抗蚀剂SU8,用作结构 材料的一种基于环氧的树脂。有关SU8P乂及怎样施用它的细节可以在以下中找SIhttp:// www.geocities.com/guerinli/? 200720。
[0091] 金作为用于加热MEMS的手段应用在一种剥离工艺中，并且用平版印刷术通过电 子束蒸发来沉积以除去所不希望的SU8层的部分连同沉积其上的金，这样只保留所希望的 金结构。这时除去牺牲层，例如使用以上提及的湿法蚀刻混合物。此时，将光束解除，并且 该结构即完成。
【主权项】
1. 一种由结构生产微机电系统（"MEMS"）的方法，所述方法包括如下步骤：其中施用 包括元素氟或碳酰氟（COF 2)或两者混合物的蚀刻气体来蚀刻所述结构。2. 根据权利要求1所述的方法，其中元素氟或碳酰氟与惰性稀释剂、氧气和/或钝化剂 一起施用。3. 根据权利要求1所述的方法，其中与蚀刻同时地或连续地提供所述结构的至少一部 分被蚀刻的表面的钝化。4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述钝化剂选自在等离子体中提供氟聚合物的有 机化合物。5. 根据权利要求4所述的方法，其中所述钝化气体选自：c-C 4F6、c-C5F8、CH2F2、CHF 3、 CF4、C2F6、C3F 8、C2F4、C4F6、c-C6F6、CF3I 和c4f8。6. 根据权利要求1所述的方法，其中应用硅晶片作为结构。7. 根据权利要求1所述的方法，其中在蚀刻步骤中施用包括元素氟、氮气和氩气的气 体混合物作为蚀刻气体，在钝化步骤中施用包括C4F6的钝化气体来提供钝化，并且由此连 续地交替进行蚀刻步骤和钝化步骤。8. 根据权利要求1所述的方法，其中施用包括碳酰氟和氮气和/或氩气的气体混合物 作为蚀刻气体。9. 一种气体混合物，包括碳酰氟和元素氟。10. 根据权利要求9所述的气体混合物，还包括氮气、氩气、和/或与元素氟相容的钝化 气体。11. 一种气体混合物，包括碳酰氟以及选自钝化气体、氮气和氩气中的至少一种化合 物。12. 根据权利要求11所述的气体混合物，包括：碳酰氟和钝化气体；碳酰氟和氩气；碳 酰氟和氩气以及氮气；或碳酰氟、钝化气体和氩气；或碳酰氟、或碳酰氟、钝化气体、和氩气 以及氮气；或碳酰氟、钝化气体和氢气或释放氢气的气体。13. 根据权利要求9到12中任一项所述的气体混合物，其中所述钝化气体选自： C-C4F6、c-C 5F8、CH2F2、CHF3、CF 4、C2F6、C3F8、C 2F4、C4F6、C-C6F 6、CF3IjP C4F8。14. 一种由元素氟、氮气和氩气组成的气体混合物，包括：按体积计等于或大于10%的 元素氟、按体积计等于或小于25%的元素氟、按体积计等于或大于5%的氩气、按体积计等 于或小于15%的氩气、按体积计等于或大于65%的氮气、按体积计等于或小于80%的氮气 以及任选地按体积计2%~15%的氧气，这些含量按体积计总计为100%。15. 根据权利要求9、11或14所述的气体混合物，所述气体混合物处于液态。16. 根据权利要求15所述的气体混合物，所述气体混合物被压缩在容器中。
【专利摘要】本发明涉及用于生产微机电系统的方法。元素氟和碳酰氟是适合用于生产微机电器件(“MEMS”)的蚀刻剂。它们优选作为与氮气和氩气的混合物来应用。如果在Bosch型方法中施用，C4F6是一种高度适合的钝化气体。
【IPC分类】H01L21/321, B81C1/00, H01L21/3065
【公开号】CN104979188
【申请号】CN201510176786
【发明人】马尔塞洛·里瓦
【申请人】苏威氟有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2008年12月16日
【公告号】CN101925983A, EP2235742A2, US8524112, US20100267241, WO2009080615A2, WO2009080615A3