[发明专利]一种通过刻蚀硅牺牲层释放MEMS结构的系统及方法

摘要

本发明公开了一种通过刻蚀硅牺牲层释放MEMS结构的系统及方法，该方法利用二氟化氙作为刻蚀反应气体，超临界二氧化碳作为运载气体对硅牺牲层进行释放。二氧化碳利用其超临界态特有的性质使得二氟化氙对硅的刻蚀更加均匀，腐蚀表面的光滑度更高，刻蚀更完全。与传统的湿法释放和等离子体释放相比，该释放方法避免了湿法释放中由于搅拌或粘连对器件的损伤，可以提高整片晶圆的均匀性，反应速率较快，效率高，时间短，使XeF2刻蚀成为可行的大批量生产工艺。

主权项

一种通过刻蚀硅牺牲层释放MEMS结构的系统，其特征在于，该系统包括：CO2源，用于提供辅助性气体二氧化碳，对硅片进行物理辅助刻蚀；XeF2源，用于提供二氟化氙气体，作为反应性刻蚀气体；XeF2流量控制阀(1)和CO2流量控制阀(2)，用于控制CO2和XeF2的流量，调节气体CO2和XeF2的混合比；高压泵(3)，用于对CO2和XeF2的混合气体进行加压，并将加压后的混合气体通过第一阀门(4)进入压载箱(5)中；压载箱(5)，用于存放CO2和XeF2的高压混合气体，该高压混合气体通过第二阀门(6)和加热丝(7)进入反应腔(8)中；加热丝(7)，用于将高压混合气体中的CO2气体加热到临界温度以上；反应腔(8)，高压混合气体中的XeF2在反应腔(8)中对硅牺牲层进行腐蚀，直至压载箱(5)和反应腔(8)中的压力达到平衡状态，连通反应腔(8)和溢出腔(10)的针型阀(9)就会打开，将反应腔(8)中的混合气体送入溢出腔(10)；溢出腔(10)，当反应腔(8)中的压力超过设定压力值后，反应腔(8)中的混合气体将溢出到溢出腔(10)中；尾气处理装置(11)，用于对尾气进行处理，避免污染环境；以及过滤和纯化装置(12)，用于实现气、液、渣的分离和二氧化碳的纯化。