专利名称：深反应离子刻蚀中可动部件的附加结构保护方法
技术领域：
本发明涉及深反应离子刻蚀技术，尤其是深反应离子刻蚀中可动部件的附加结构保护方法。
深反应离子刻蚀以其卓越的刻蚀深宽比、平整的刻蚀面和晶向无关性受到人们的广泛关注。随着技术的日渐成熟，越来越多的微机械器件制作纷纷采用这项技术，这使得深反应离子刻蚀在微机械体硅工艺中占有越来越重要的地位。通常，人们是先在硅片背面腐蚀出释放槽，然后对硅片正面进行深反应离子刻蚀。在硅片穿透的同时将可动结构释放。但采用这种方法往往会出现大量的削边、断梁现象，造成器件的成品率极低。多次实验表明，在同一硅片上往往同时存在刻蚀不足和过刻蚀的现象。进一步研究发现，在硅片未穿透时，深反应离子刻蚀可以得到垂直陡峭、表面平整的侧壁。但由于刻蚀面积的不同或硅片本身的不均匀性，等离子流在硅片上的刻蚀速度有较大的差别，同一硅片上的穿透时间有先后，这导致部分可动结构先期释放，由于结构的自重或其它一些因素，先期释放的可动结构将出现震颤摆动甚至扭转偏斜，从而使可动结构侧面也被等离子体流刻蚀，从而出现削边、断梁现象，最终导致器件结构出现较大的偏差甚至损毁。因此，解决深反应离子刻蚀中可动结构的保护成为提高器件成品率亟待解决的关键问题。
本发明的目的在于针对深反应离子刻蚀技术在制作具有可动结构的器件中同一硅片上刻蚀速度不均匀以及可动结构释放后受到较大破坏两个问题，提供一种深反应离子刻蚀中可动部件的附加结构保护方法，提高可动器件制作成品率。
为达到上述目的，本发明的解决方案是在设计版图时进行附加结构的特别设计，使同一硅片上刻蚀速度差别得以减少，同时保证可动结构在刻蚀过程中不被释放，当全部工艺完成后，利用无损办法将附加结构与可动结构分离，释放可动结构。具体可采取以下步骤1．在保持原有结构和原有功能的基础上，对器件中出现的大量空隙予以填充，使整个硅片上所出现的空隙大小大体相当，从而保证刻蚀速度差别得以减小；2．对于需要特别保护的结构，如悬臂梁等，采用附加小结构与固定结构相连，附加结构位置以阻止梁的扭动为原则，附加结构宽度与整体结构相当；3．设计释放槽版图时将附加小结构考虑进去，使得附加小结构的下部悬空，在工艺完成后使用适当装置将附加悬空结构冲断，最终完成器件的制作。
由于采用了上述方案，本发明具有以下优点1．由于可动结构被固定，可以充分地发挥深反应离子刻蚀技术的优势；2．由于刻蚀速率相当，同时可动结构被附加结构固定保护，可以承受较长时间的过刻蚀而不被破坏器件，实现对器件的有效保护，大幅提高可动器件的成品率；3．附加结构的实现以及去除需要的附加工艺对原有工艺没有任何影响，成本低，便于操作。
下面结合
及实施例对本发明作进一步的描述。
图1是带有附加结构的悬臂梁结构示意图。
图2是悬臂梁制作的工艺流程示意图。
图3是带有附加结构的叉齿示意图。
实施例1可动悬臂梁的制作。
悬臂梁结构如图1所示，图中悬臂梁长1000微米，宽100微米，厚30微米。由于悬臂梁较长，悬臂梁的可动端将先释放，将出现扭转，最终导致梁的损毁，因此增加附加结构1，使可动部分在释放后不能自由移动，保护梁的完整性。具体工艺流程如图2所示1．硅片双面氧化，生成一微米厚的氧化层；2．背面光刻，腐蚀出用于释放可动结构的释放槽，槽深二十微米；3．将硅片背面氧化层去除，与玻璃在四百摄氏度，八百伏键合；4．将键合后的硅片正面减薄，抛光到硅片厚五十微米；5．正面蒸铝，光刻，刻蚀；6．去铝，利用激光修阻仪刻断特别设计的小结构，完成。
实施例2叉齿结构的制作。
叉齿结构如图3所示，图中叉齿尺寸为长200微米，宽5微米，厚10微米。由于整个叉齿结构疏密不均，在刻蚀过程中可动部分如果先释放，将出现扭转，导致叉齿和梁的损毁，因此增加黑色部分的附加结构，一方面使整个结构疏密差别减小，另一方面使可动部分在释放后不能自由移动，保护结构的完整性。具体工艺流程如下，图示参考图21．硅片双面氧化，生成一微米厚的氧化层；2．背面光刻，腐蚀出用于释放可动结构的释放槽，槽深二十微米；3．将硅片背面氧化层去除，与玻璃在四百摄氏度，一千伏键合；4．将键合后的硅片正面减薄，抛光到硅片厚三十微米；5．正面蒸铝，光刻，刻蚀；6．去铝，利用激光修阻仪刻断小结构，完成。
权利要求
1.一种深反应离子刻蚀中可动部件的附加结构保护方法，其特征在于采取以下步骤(1)在设计版图时进行附加结构的特别设计，使同一硅片上刻蚀速度差别得以减少，同时保证可动结构在刻蚀过程中不被释放器件；(2)当全部工艺完成后，利用无损办法将附加结构与可动结构分离；(3)释放可动结构。
2.根据权利要求1所述的深反应离子刻蚀中可动部件的附加结构保护方法，其特征在于采取以下具体步骤(1)在保持原有结构和原有功能的基础上，对器件中出现的大量空隙予以填充，使整个硅片上所出现的空隙大小大体相当，从而保证刻蚀速度差别得以减小；(2)对于需要特别保护的结构，如悬臂梁等，采用附加小结构与固定结构相连，附加结构位置以阻止梁的扭动为原则，附加结构宽度与整体结构相当；(3)设计释放槽版图时将附加小结构考虑进去，使得附加小结构的下部悬空，在工艺完成后将附加悬空结构冲断，最终完成器件的制作。
全文摘要
一种深反应离子刻蚀中可动部件的附加结构保护方法,其特点是:在设计版图时进行附加结构的特别设计,使同一硅片上刻蚀速度差别得以减少,同时保证可动结构在刻蚀过程中不被释放;当全部工艺完成后,利用无损办法将附加结构与可动结构分离;释放可动结构。具有大幅提高可动器件制作成品率的优点。
文档编号H01L21/02GK1282100SQ0011959
公开日2001年1月31日 申请日期2000年8月11日 优先权日2000年8月11日
发明者李铁, 熊斌, 王东平, 王跃林 申请人:中国科学院上海冶金研究所