用于生產(chǎn)微機電系統(tǒng)的方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2008年12月16日、申請?zhí)枮?00880125396. 5、發(fā)明名稱為"用 于生產(chǎn)微機電系統(tǒng)的方法"的中國專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及在集成電路的生產(chǎn)中在半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)上的電路圖案的蝕刻，確切地 是它涉及在微機電系統(tǒng)（"MEMS"）的生產(chǎn)中在結(jié)構(gòu)上的深槽的蝕刻。
【背景技術(shù)】
[0003]MEMS涉及非常小的物品（例如，通常大小在從微米到毫米范圍的機器）的技術(shù)。 遠(yuǎn)在該技術(shù)存在之前人們就認(rèn)識到了非常小的機器的潛力。常見的應(yīng)用包括用壓電體或熱 氣泡噴射來操作的噴墨打印機、汽車中的加速計（例如用于碰撞時氣囊的打開）、陀螺儀、 硅壓力傳感器（例如用于監(jiān)控汽車輪胎或血壓）、光控開關(guān)技術(shù)、或在醫(yī)藥和健康相關(guān)的技 術(shù)中的生物MEMS應(yīng)用。微電子電路處理由傳感器從環(huán)境中通過測量機械的、熱的、生物的、 化學(xué)的、光學(xué)的或磁學(xué)的現(xiàn)象所采集的信息。
[0004] 國際專利申請TO88/08930( =US5,047, 115)公開了一種用5?6或即3在硅中蝕 刻深槽的方法。該方法非常適合于生產(chǎn)磁性記錄頭的領(lǐng)域，它是MEMS的一個非常重要的領(lǐng) 域。
[0005]EP專利申請EP-A-0 200 951披露了一種方法，該方法通過施用一種即3或5?6、隊、 和一種層形成（鈍化）氣體例如〇1&的混合物用于硅的高速率各向異性蝕刻。
[0006] 英國專利GB2 290 413披露了一種用于處理娃結(jié)構(gòu)的方法，該方法在一個第一 蝕刻步驟中通過使用一種提供氟的氣體（例如3^或即3)和一種形成特氟綸（RTM)的鈍化 氣體（例如(：冊3、(^6、(^4或(： 4匕）來產(chǎn)生一個槽。然后，通過一種更進(jìn)一步的各向同性等 離子體蝕刻步驟產(chǎn)生膜下侵蝕。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)可以用作加速傳感器。
[0007]US專利申請公布US2003/0189024披露了如何通過替代性地在硅上蝕刻出一個 開口并且將一種正形的（鈍化）氟烷聚合物沉積到側(cè)壁上來提供可變形狀的開口。提到 HBr和氦-氧以及可任選的SF6作為已知的各向同性蝕刻。
[0008]US專利申請公布US2005/0029221披露了在一種兩步驟方法中用于蝕刻深槽的 一種方法。第一步包括蝕刻具有楔形輪廓（profile)的一個楔形槽。在第一步驟中使用 HBr/CF4作為優(yōu)選的蝕刻劑。然后，在一個各向同性的蝕刻步驟中，通過高密度的等離子體 來修整楔形槽以便通過施用SF6/HBr/02提供一種直輪廓的深槽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于生產(chǎn)微機電系統(tǒng)的方法。本發(fā)明的另一個目 的是提供新穎的蝕刻氣體混合物，除其他之外，它適合于在本發(fā)明的方法中應(yīng)用。本發(fā)明的 這些和其他目的通過如下概述的方法和氣體混合物來實現(xiàn)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種由結(jié)構(gòu)生產(chǎn)微機電系統(tǒng)（"MEMS"）的方法， 該方法包括如下步驟：其中施用蝕刻氣體來蝕刻該結(jié)構(gòu)，該蝕刻氣體包括元素氟和碳酰氟 (COF2)或兩者的混合物。優(yōu)選地，在蝕刻步驟的同時，或在該蝕刻之后的附加步驟中，將該 結(jié)構(gòu)用鈍化氣體處理。如果蝕刻和鈍化在單獨的步驟中進(jìn)行，優(yōu)選進(jìn)行多個連續(xù)的蝕刻步 驟和鈍化步驟。該鈍化氣體優(yōu)選地是選自形成一個含氟或含氟化物的鈍化層的化合物。優(yōu) 選地，該鈍化劑是選自在等離子體中提供氟聚合物的有機化合物；該鈍化劑可任選地在氫 氣或釋放氫氣的氣體的存在下施用。
[0011] 優(yōu)選地，無次氟酸鹽類、氟代過氧化物類和/或氟代三氧化物類引入到反應(yīng)器中 或有意地在其中形成。這些氣體混合物也不含有包括CN鍵以及氫的化合物。優(yōu)選地，待蝕 刻的物品不含WC(碳化鎢）或其合金。
[0012] 貫穿本發(fā)明，術(shù)語"包含"包括"由......構(gòu)成"的含義。
[0013] "結(jié)構(gòu)"可以是，例如，在體微機械加工中的一種硅晶片，或在表面微機械加工中的 一種組裝物。
[0014] 盡管該方法可以熱致地進(jìn)行，即通過在高溫下進(jìn)行，例如在等于或高于200°C并且 等于或低于500°C的溫度下，或根據(jù)凍結(jié)法進(jìn)行，其中涉及達(dá)-110°C的超低溫度，該方法最 好是用Bosch法進(jìn)行，該博施法可以在由Alcatel先進(jìn)材料等離子體-熱或表面技術(shù)系統(tǒng) (Alcatel,AdvancedMaterials,Plasma-ThermorSurfaceTechnologySystems)提供的 等離子體蝕刻器中進(jìn)行。等離子體狀態(tài)是通過一種磁控管或微波輻射來誘導(dǎo)的。將考慮優(yōu) 選的等離子體蝕刻的實施方案對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0015] 元素氟和碳酰氟可以不用稀釋劑或另外的化合物而進(jìn)行應(yīng)用。優(yōu)選的是通過一種 惰性氣體將它們稀釋，或在氧氣的存在下和/或在具有鈍化作用的氣體或蒸汽的存在下、 或甚至通過氧氣和/或一種惰性氣體進(jìn)行稀釋并且在一種鈍化氣體的存在下而進(jìn)行應(yīng)用。 優(yōu)選的稀釋劑是選自由氮氣和稀有氣體構(gòu)成的組。此外，如隨后所述可以加入添加劑，像氧 氣、氫氣或鈍化氣體。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施方案，施用元素氟與氮氣、氦氣和/或氬氣的混合物。 該混合物可在反應(yīng)器中形成，或者在將其引入該反應(yīng)器之前形成元素氟和這種或這些惰性 氣體的混合物。如果這些氣體以這樣一種預(yù)先混合的形式被引入反應(yīng)器，可以在整個反應(yīng) 室中提供均勻的或近似均勻的混合物。總體上，混合物的氟含量按體積計優(yōu)選地是在1% 到35%之間。例如，可以從加壓瓶中提供？ 2和惰性氣體的混合物。在這些加壓瓶中，形成 了均勻的混合物。
[0017] 包括元素氟和氮氣的混合物、包括元素氟和氬氣的混合物是優(yōu)選施用的，尤其優(yōu) 選地是包括元素氟、氮氣和氬氣的混合物。如果施用僅包括元素氟和氮氣的混合物，元素 氟的含量按體積計優(yōu)選地是等于或大于1%。元素氟的含量按體積計優(yōu)選地是等于或小于 25%。氮氣的含量按體積計優(yōu)選地是等于或小于99%。優(yōu)選地，它按體積計等于或大于 75%。在一個尤其優(yōu)選的實施方案中，按體積計元素氟的含量在18%到22%的范圍內(nèi)。
[0018] 如果施用包括元素氟和氬氣的混合物，氬氣的含量按體積計優(yōu)選地是等于或大于 50%。優(yōu)選地，它按體積計是等于或小于99%。元素氟的含量按體積計優(yōu)選地是等于或大 于1%。優(yōu)選地，它按體積計是等于或小于50%，尤其是按體積計等于或小于25%。
[0019] 如果施用包括元素氟、氮氣和氬氣的混合物，元素氟的含量按體積計優(yōu)選地是等 于或大于1%。它優(yōu)選地是按體積計等于或小于25%。氬氣的含量按體積計優(yōu)選地是等于 或大于4%。優(yōu)選地，氬氣的含量按體積計是等于或小于25%。氮氣的含量按體積計優(yōu)選 地是等于或大于4%。它優(yōu)選地按體積計是等于或小于75%。
[0020] 元素氟和氬氣的總數(shù)按體積計優(yōu)選地是等于或小于50%，尤其優(yōu)選地按體積計等 于或小于45 %。它按體積計優(yōu)選地是等于或大于25 %。
[0021] 根據(jù)第二優(yōu)選實施方案，施用包括碳酰氟而無元素氟的混合物。該實施方案相對 于施用含元素氟（參見以上）或氟氣以及碳酰氟（參見以下）的氣體混合物的那些實施方 案是優(yōu)選的。
[0022] 碳酰氟可以非常靈活地使用。它一般是與其他氣體或汽化的液體一起施用。
[0023] 碳酰氟還可以在各向異性蝕刻和各向同性蝕刻中使用。
[0024] 如果它用于各向同性蝕刻中，它可以如此施用，但是優(yōu)選是它以與其他氟化的有 機氣體或蒸汽（例如飽和的或不飽和的氟醚類或氟化的酯類，例如在JP10-223614中所描 述的那些）的混合物來施用，但是尤其是，它與氮氣、氧氣和/或惰性氣體一起施用。
[0025] 總體上，混合物中碳酰氟的含量按體積計優(yōu)選地是等于或大于1%?？傮w上，它按 體積計是等于或小于99%。該混合物可在反應(yīng)器中形成，或者優(yōu)選地，碳酰氟和這種或者這 些惰性氣體的混合物在被引入該反應(yīng)器之前形成。如果這些氣體以這樣一種預(yù)先混合的形 式引入反應(yīng)器，則在整個反應(yīng)室中提供了均勻的混合物。
[0026] 有利地是施用包括碳酰氟和氮氣的混合物、包括碳酰氟和氬氣的混合物以及包括 碳酰氟、氮氣和氬氣的混合物。它們可以與氫氣或者釋放氫氣的氣體一起施用。優(yōu)選地，這 些混合物還包括氧氣。
[0027] 如果施用僅包括碳酰氟和氮氣的混合物，碳酰氟的含量按體積計優(yōu)選地是等于或 大于1%。碳酰氟的含量按體積計優(yōu)選地是等于或小于75%。氮氣的含量按體積計優(yōu)選地 是等于或大于25% ;優(yōu)選地它按體積計是等于或小于99%。在一個實施方案中，這些混合 物由碳酰氟和氮氣組成。
[0028] 如果施用包括碳酰