硅基深宽比结构与SiO2薄膜的干法刻蚀方法研究

颜改革，韩敬宁，殷志富，邹赫麟

(大连理工大学机械工程学院，辽宁省微纳米技术及系统重点实验室，辽宁大连 116023)



硅基深宽比结构与SiO2薄膜的干法刻蚀方法研究

颜改革，韩敬宁，殷志富，邹赫麟

(大连理工大学机械工程学院，辽宁省微纳米技术及系统重点实验室，辽宁大连 116023)

文中研究了贯穿刻蚀硅基直壁沟槽及沟槽底部SiO2薄膜过刻蚀的深反应离子刻蚀(DRIE)工艺过程。首先，研究了DRIE刻蚀钝化时间比(TSF6∶TC4F8)对硅刻蚀形貌的影响。通过工艺参数优化，采用刻蚀钝化时间比分别为9 s/2 s、11 s/2 s(C4F8下电极射频功率为40 W)和11 s/2 s(C4F8下电极射频功率为0 W)的三步刻蚀工艺，贯穿刻蚀了宽度为150 μm，深度为300 μm的直壁沟槽。其次，研究了C4F8(八氟环丁烷)钝化气体对SiO2薄膜过刻蚀的现象，采用降低C4F8下电极射频功率方法，减小了C4F8对SiO2薄膜过刻蚀。

深反应离子刻蚀；刻蚀钝化时间比；射频功率；黑硅；SiO2薄膜

0 引言

目前，硅基微结构广泛地应用于微机电系统(MEMS)器件制造，如微惯性传感器、加速度计、陀螺仪、微执行器、微夹钳、微开关、微流泵、喷墨打印头等[1-4]，其对硅基微结构的侧壁形貌有一定的要求。硅基微结构的制造技术包括湿法刻蚀技术[5]、激光熔融技术[6]、电化学腐蚀技术[4]和深反应离子刻蚀技术(DRIE)[7]等。其中，电化学腐蚀技术和深反应离子刻蚀技术是硅基微结构制造最主要的制造技术。湿法刻蚀技术拥有成本低和刻蚀选择比高的优势，但是湿法刻蚀技术受硅晶向影响而无法制造微小硅基结构。电化学腐蚀技术的刻蚀速率高，但对硅基有掺杂要求较高，不适用于硅基表面有结构的器件制造。……