[发明专利]深硅刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种深硅刻蚀方法，包括：提供覆盖有图形化的掩膜层的硅片，首先刻蚀未被所述掩膜层覆盖的硅片表面，以形成刻蚀面和基本垂直于所述刻蚀面的侧壁，还包括循环重复的钝化步骤、第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，直至达到预定的刻蚀深度。其中，随着循环周期次数的增加，至少满足条件(1)至(3)中的至少一个：(1)所述钝化步骤的沉积时间随着所述循环周期次数的增加而增加；(2)所述第二刻蚀步骤的平板电极功率随着所述循环周期次数的增加而增大；(3)所述第二刻蚀步骤的气压随着所述循环周期次数的增加而减小。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种深硅刻蚀方法。

背景技术

微机电系统传感器越来越广泛地应用于汽车、手机和智能穿戴设备等领域，以体硅工艺为核心的微机电系统(MEMS)技术发展尤为迅速。高深宽比硅刻蚀技术的发展，使得微型传感器、执行器的灵敏度大幅提高。同表面硅工艺相比，以深硅刻蚀工艺为核心的体硅工艺，可以获得更大的检测电容、更灵敏的质量块结构，提高了MEMS传感器的分辨率和灵敏度。

目前的深硅刻蚀系统均采用Bosch工艺来实现。深刻蚀系统中存在刻蚀速率随着刻蚀槽宽度变窄而降低的问题，这种现象叫做lag效应，甚至有时在窄刻蚀槽的刻蚀中随着刻蚀深度的增加刻蚀速率逐渐降低为零。同时，随着刻蚀的进行，窄刻蚀槽上开口位置侧壁损伤严重，刻蚀上开口变宽，线宽损失增加，导致刻蚀深宽比的降低。

发明内容

基于此，有必要提供一种优化刻蚀深宽比的深硅刻蚀方法。

一种深硅刻蚀方法，包括：提供覆盖有图形化的掩膜层的硅片，首先刻蚀未被所述掩膜层覆盖的硅片表面，以形成刻蚀面和基本垂直于所述刻蚀面的侧壁，还包括以下步骤：

钝化步骤：在所述刻蚀面、所述侧壁和所述掩膜层的表面沉积钝化层；

第一刻蚀步骤：进行各向异性等离子体刻蚀，以去除所述刻蚀面上覆盖的所述钝化层而使所述刻蚀面暴露，而所述侧壁上覆盖的所述钝化层不被完全去除；

第二刻蚀步骤：进行等离子体刻蚀，以刻蚀所述暴露的刻蚀面，所述侧壁被所述侧壁上覆盖的所述钝化层保护而不被刻蚀；

循环重复所述钝化步骤、所述第一刻蚀步骤和所述第二刻蚀步骤直至达到预定的刻蚀深度；

并且随着循环周期次数的增加，至少满足条件(1)至(3)中的至少一个：

(1)所述钝化步骤的沉积时间随着所述循环周期次数的增加而增加；

(2)所述第二刻蚀步骤的平板电极功率随着所述循环周期次数的增加而增大；

(3)所述第二刻蚀步骤的气压随着所述循环周期次数的增加而减小。

在其中一个实施例中，在所述条件(1)中所述钝化步骤的所述沉积时间随着循环周期次数的增加而匀速增加。

在其中一个实施例中，在所述条件(1)中所述钝化步骤的所述沉积时间随着所述循环周期次数的增加而匀速增加的增加速率为0～2.0×10^-3s/周期。

在其中一个实施例中，在所述条件(2)中所述第二刻蚀步骤的所述平板电极功率随着所述循环周期次数的增加而匀速增大。

在其中一个实施例中，在所述条件(2)中所述第二刻蚀步骤的所述平板电极功率随着所述循环周期次数的增加而匀速增大的增大速率为0～0.2W/周期。

在其中一个实施例中，在所述条件(3)中所述第二刻蚀步骤的所述气压随着所述循环周期次数的增加而匀速减小。

在其中一个实施例中，在所述条件(3)中所述第二刻蚀步骤的所述气压随着所述循环周期次数的增加而匀速减小的减小速率为0～0.1mTorr/周期。