一种控制硅深刻蚀损伤方法的研究一种控制硅深刻蚀损伤方法的研究阮勇1,叶双莉1,张大成2,任天令1,刘理天1(1.清华大学微电子所微/纳器件与系统实验室,北京101084;2.北京大学微电子研究院,北京101871)摘要:提出了提高硅深反应离子刻蚀的新方法。该方法在硅的侧壁PECVD淀积SiO2,硅的底部采用热氧化的方法形成SiO2。由于在刻蚀中硅与SiO2的刻蚀选择比为120∶1～125∶1,因此SiO2层可以抑制在硅2玻璃结构的刻蚀中出现的lag和footing效应,扫描电镜结果也证明,采用改进工艺后的硅结构在经过长时间的过刻蚀后仍然保持了完整性。硅陀螺测试结果也证明了改进工艺的正确性。关键词:微电子机械系统;硅2玻璃阳极键合;硅深刻蚀;刻蚀损伤中图分类号:TN405.1013文献标识码:A文章编号:167124776(2007)07/0820037303StudyonMethodstoProtectSiliconMicrostructuresfromtheDamagesinDeepReactiveIonEtchingRUANYong1,YEShuang2li1,ZHANGDa2cheng2,RENTian2ling1,LIULi2tian1(1.Micro/NanoDevicesandSystemsDivision,InstituteofMicroelectronics,TsinghuaUniversity,Beijing101084,China;2.InstituteofMicroelectronics,PekingUniversity,Beijing101871,China)Abstract:Newmethodsforimprovingthequalityofthesilicondeepreactiveionetching(DRIE)procedurewereinvestigated.ItsuggestedthataPECVDoxidelayerwasdepositedatthesiliconsidewallandathermaloxidelayerwasformedatthesiliconbackside.DuetothesilicontoSiO2etchingselectivity(120∶1～125∶1),theseoxidelayerscouldprotectthesiliconmicrostructuresfromthedamagescausedbythelagandfootingeffectsusuallyoccurredinthebasicsilicon2on2glass(SOG)process.TheSEMresultconfirmsthatthesiliconstructurecanendurealongtimeoveretchandthestructuresurfacecanremainintactbythemodifiedprocesses.Thegyroscopede2vicetestresultsarealsoingoodagreementwithnewprocessmethods.Keywords:MEMS;silicon2glassanodicbonding;siliconDRIE;etchingdamage1引言在(MEMS)器件的制备中,硅反应离子刻蚀是一项重要的加工技术,特别在体硅与玻璃键合的MEMS结构上(SOG),硅反应离子深刻蚀更是被广泛使用。由于SOG结构MEMS器件使用的单晶硅材料没有残余应力,这一特性更加适用于如陀螺、加速度计等惯性器件的使用。而且高深宽比的硅结构(highaspectratiosilicon,HARS)能够使器件具有更高的灵敏度[123]。因此,很多类型的高密度等离子体刻蚀设备被不断开发出来。感应耦合等离子体刻蚀是一种应用较广的设备,其代表有英国STS公司的ASE○R工艺[426]。在高深宽比刻蚀中与刻蚀速率有关的包括刻蚀尺寸与面积、形貌、深宽比以及刻蚀工艺参数(刻蚀、钝化交替时间,线圈功率,偏压,气体压力,气体流速,收稿日期:2007304202MicronanoelectronicFechnology/July～August200737微纳电子技术2007年第7/8期一种控制硅深刻蚀损伤方法的研究阮勇1,叶双莉1,张大成2,任天令1,刘理天1(1.清华大学微电子所微/纳器件与系统实验室,北京101084;2.北京大学微电子研究院,北京101871)摘要:提出了提高硅深反应离子刻蚀的新方法。该方法在硅的侧壁PECVD淀积SiO2,硅的底部采用热氧化的方法形成SiO2。由于在刻蚀中硅与SiO2的刻蚀选择比为120∶1～125∶1,因此SiO2层可以抑制在硅2玻璃结构的刻蚀中出现的lag和footing效应,扫描电镜结果也证明,采用改进工艺后的硅结构在经过长时间的过刻蚀后仍然保持了完整性。硅陀螺测试结果也证明了改进工艺的正确性。关键词:微电子机械系统;硅2玻璃阳极键合;硅深刻蚀;刻蚀损伤中图分类号:TN405.1013文献标识码:A文章编号:167124776(2007)07/0820037303StudyonMethodstoProtectSiliconMicrostructuresfromtheDamagesinDeepReactiveIonEtchingRUANYong1,YEShuang2li1,ZHANGDa2cheng2,RENTian2ling1,LIULi2tian1(1.Micro/NanoDevicesandSystemsDivision,InstituteofMicroelectronics,TsinghuaUniversity,Beijing101084,China;2.InstituteofMicroelectronics,PekingUniversity,Beijing101871,China)Abstract:Newmethodsforimprovingthequalityofthesilicondeepreactive...