[发明专利]一种检测ICP工艺微小尺寸刻蚀深度及均匀性的方法

说明书

一种检测ICP工艺微小尺寸刻蚀深度及均匀性的方法，涉及一种ICP工艺对微小尺寸刻蚀深度及均匀性的检测方法。解决了现有检测ICP工艺刻蚀微小尺寸硅微结构的深度及均匀性的方法存在测量误差大，不方便连续进行刻蚀，费时费力的问题。本发明确定对晶圆背面的腐蚀深度；根据确定的腐蚀深度，采用各向异性湿法将晶圆每个单元的背面腐蚀出54.74°的斜坡结构；通过双面光刻对准技术，将待刻蚀区域与斜坡结构进行对准；在晶圆待刻蚀区域，采用ICP工艺进行固定线宽结构刻蚀，没有新的刻透结构产生，利用最后出现的刻透结构对应的刻蚀深度计算ICP工艺在该刻蚀宽度时的最大深度，计算ICP工艺在该宽度时刻蚀的均匀性。本发明适用于检测ICP工艺微小尺寸刻蚀深度及均匀性。

技术领域

本发明涉及一种ICP工艺对微小尺寸刻蚀深度及均匀性的检测方法。

背景技术

随着集成工艺和微纳系统技术的发展,器件的特征尺寸、体积越来越小，比如谐振传感器、梳齿结构电容传感器等，高深宽比(槽深与槽宽的比值)的微结构加工技术是制作该类传感器的关键手段。硅深刻蚀技术-ICP(inductively coupled plasma)技术的出现，使得该项技术可以进行非常精细、复杂的MEMS结构加工。通过调整工艺气压、气体流量、偏压功率、刻蚀时间等工艺参数可以得到很高的结构身宽比(＞20:1)。但由于该技术的原理，存在“lag效应”，就是随着深宽比的增加，刻蚀速率降低，产生这一效应的原因是刻蚀例子向刻蚀表面和逸出刻蚀表面的生成物等的运输困难；离子和中性离子的遮蔽；电场在刻蚀表面的分布变化；表面扩散的困难等。为了对微小尺寸(＜5μm)结构刻蚀深度进行观察，现在通常的办法是采用划切工具划切刻蚀处的微结构，然后在SEM(扫描电子显微镜)下对进行观察、测量。由于微结构机械刚度小，划切的方法存在不易操作，难以定位、结构损伤、划切后无法继续刻蚀的问题，导致该方法测量误差大，不方便连续进行刻蚀、观察、再刻蚀的工艺试验。对于该条件下刻蚀深度均匀性只能采用多取测量点，重复划切测量的方式，费时费力。

发明内容

本发明目的是为了解决现有检测ICP工艺刻蚀微小尺寸硅微结构的深度及均匀性的方法存在测量误差大，不方便连续进行刻蚀，费时费力的问题，提出一种检测ICP工艺微小尺寸刻蚀深度及均匀性的方法。

本发明所述一种检测ICP工艺微小尺寸刻蚀深度及均匀性的方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、根据ICP工艺刻蚀线条的深宽比规律和待刻蚀图形线条的宽度，确定对晶圆背面的腐蚀深度；

步骤二、根据步骤一确定的腐蚀深度，采用各向异性湿法将晶圆每个单元的背面腐蚀出54.74°的斜坡结构；

步骤三、通过双面光刻对准技术，将待刻蚀区域与斜坡结构进行对准；

步骤四、在晶圆待刻蚀区域，采用ICP工艺进行固定线宽结构刻蚀，刻蚀完成后，观察晶圆背面的斜坡结构是否有刻的透线条，若是，则执行步骤五，否则，继续刻蚀直到有刻透结构产生，执行步骤五；

步骤五、继续刻蚀时间T后，判断是否有新的刻透结构产生，若有，继续刻蚀时间T，再次判断是否有新的刻透结构产生，直至时间T后没有新的刻透结构产生，利用最后出现的刻透结构对应的刻蚀深度计算ICP工艺在该刻蚀宽度时的最大深度。

步骤六、利用不同晶圆单元线条的刻蚀深度，计算ICP工艺在该宽度时刻蚀的均匀性。

进一步地，步骤一中所述根据ICP工艺刻蚀线条的深宽比规律，确定对晶圆背面的腐蚀深度的方法为：

根据ICP工艺刻蚀线条的深宽比规律，预估待检测线条的刻蚀深度的最短距离，令晶圆背面的腐蚀深度＝晶圆的厚度-预估的待检测线条的刻蚀深度的最短距离。

进一步地，步骤五中所述利用最后出现的刻透结构对应的刻蚀深度计算ICP工艺在该刻蚀宽度时的最大深度的方法为：