[发明专利]释放MEMS悬桥结构的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅半导体器件的刻蚀方法，尤其涉及一种释放MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统)悬桥结构的刻蚀方法。

背景技术

目前，为了得到具有悬桥结构的体硅MEMS器件，在深硅刻蚀时大都采用基于Bosch工艺演变的工艺进行MEMS结构的释放。所谓基于Bosch工艺演变的工艺就是在Bosch的垂直刻蚀工艺的基础上，适量延长SF₆的刻蚀时间，同时缩短C₄F₈的保护时间，得到的既有深度刻蚀也有轻微侧向刻蚀的深硅刻蚀工艺。采用该工艺，硅衬底在一开始会被刻蚀成一个个独立的沟槽，随着时间的增加侧向刻蚀也增加，最终这些独立的沟槽连接在一起得到一个完整的具有悬桥的MEMS结构。

由于C₄F₈贯通该工艺的始终，其将产生大量的聚合物，这些聚合物在SF₆刻蚀时大部分会被刻蚀掉，但是当局部位置的聚合物比较多，而SF₆的刻蚀速率小于C₄F₈的沉淀速率时，该局部位置的聚合物将会一直阻止SF₆刻蚀体硅，工艺结束后在悬桥背面会出现成倒三角状悬挂着的硅，在悬桥内部会呈现硅草状内壁并伴有大量的硅颗粒。

在刻蚀工艺之后，将进行清洗工艺。现有的清洗工艺，通常会在去胶后用BOE(buffer oxide etch的简称，由氢氟酸与氟化铵依不同比例混合而成)和EG(ethylene glycol的简称，乙二醇)进行漂洗，然后用去离子水喷淋清洗。BOE会漂洗掉部分聚合物，同时被聚合物包裹着的硅也会被释放出来，聚合物与悬桥内部的可移动硅颗粒将随着去离子水一起流到悬桥表面，而悬桥背面的硅衬底因工艺缺陷刻蚀不净的部分硅颗粒将继续悬挂在悬桥背面。也就说虽然后续有清洗工艺，但是仍然会有少量硅颗粒残留。由于很多MEMS器件对颗粒都很敏感，这些刻蚀残留的硅颗粒会影响器件的可靠性，严重的还会引起器件失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，现有释放MEMS悬桥结构的刻蚀方法无法避免MEMS器件被颗粒沾污的缺陷，本发明旨在提供一种新的释放MEMS悬桥结构的刻蚀方法，实现对具有悬桥结构的MEMS器件的无沾污深硅刻蚀，提高MEMS器件的可靠性，降低失效率。

为了解决上述技术问题，本发明所提出的技术方案是：一种释放MEMS悬桥结构的刻蚀方法，其包括以下步骤：

先采用SF₆和C₄F₈交替刻蚀与保护的各向异性刻蚀工艺对设置有MEMS悬桥结构的圆片进行刻蚀，进而在圆片上得到若干独立的基本垂直的相邻沟槽；再采用SF₆与O₂混合的各向同性刻蚀工艺，将所述相邻沟槽连通，从而在圆片上获得MEMS悬桥结构的释放空间。

进一步的，在不同实施方式中，其中SF₆与O₂的流量比为8∶1～12∶1。

进一步的，在不同实施方式中，其中SF₆与O₂的流量比为10∶1。

进一步的，在不同实施方式中，其中

在刻蚀步骤之后还要进行清洗步骤：

先用BOE和EG混合溶剂漂洗圆片；然后用表面活性剂清洗，再喷淋甩干；接着去除光刻胶；再次用BOE与EG漂洗，再用去离子水清洗。

进一步的，在不同实施方式中，其中用表面活性剂清洗的步骤中，先稀释表面活性剂，然后将经过前一步骤的圆片放在所述稀释好的表面活性剂溶液中上下漂洗，接着用去离子水对漂洗后的圆片喷淋清洗，再甩干。

进一步的，在不同实施方式中，其中稀释表面活性剂的步骤中，将表面活性剂稀释到200～500倍。

进一步的，在不同实施方式中，其中漂洗的步骤中，将圆片放在稀释好的表面活性剂中上下漂洗150～300秒。

进一步的，在不同实施方式中，其中去除光刻胶的步骤中，采用O₂等离子体去除光刻胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明释放MEMS悬桥结构的刻蚀方法，通过优化现有的刻蚀工艺与清洗工艺，实现对具有悬桥结构的MEMS器件的无沾污深硅刻蚀，大大提高MEMS器件的可靠性，降低失效率。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施方式。