用于生产微机电系统的方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2008年12月16日、申请号为200880125396. 5、发明名称为"用 于生产微机电系统的方法"的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及在集成电路的生产中在半导体晶片结构上的电路图案的蚀刻，确切地 是它涉及在微机电系统（"MEMS"）的生产中在结构上的深槽的蚀刻。
【背景技术】
[0003]MEMS涉及非常小的物品（例如，通常大小在从微米到毫米范围的机器）的技术。 远在该技术存在之前人们就认识到了非常小的机器的潜力。常见的应用包括用压电体或热 气泡喷射来操作的喷墨打印机、汽车中的加速计（例如用于碰撞时气囊的打开）、陀螺仪、 硅压力传感器（例如用于监控汽车轮胎或血压）、光控开关技术、或在医药和健康相关的技 术中的生物MEMS应用。微电子电路处理由传感器从环境中通过测量机械的、热的、生物的、 化学的、光学的或磁学的现象所采集的信息。
[0004] 国际专利申请TO88/08930( =US5,047, 115)公开了一种用5?6或即3在硅中蚀 刻深槽的方法。该方法非常适合于生产磁性记录头的领域，它是MEMS的一个非常重要的领 域。
[0005]EP专利申请EP-A-0 200 951披露了一种方法，该方法通过施用一种即3或5?6、队、 和一种层形成（钝化）气体例如〇1&的混合物用于硅的高速率各向异性蚀刻。
[0006] 英国专利GB2 290 413披露了一种用于处理娃结构的方法，该方法在一个第一 蚀刻步骤中通过使用一种提供氟的气体（例如3^或即3)和一种形成特氟纶（RTM)的钝化 气体（例如(：册3、(^6、(^4或(： 4匕）来产生一个槽。然后，通过一种更进一步的各向同性等 离子体蚀刻步骤产生膜下侵蚀。所产生的结构可以用作加速传感器。
[0007]US专利申请公布US2003/0189024披露了如何通过替代性地在硅上蚀刻出一个 开口并且将一种正形的（钝化）氟烷聚合物沉积到侧壁上来提供可变形状的开口。提到 HBr和氦-氧以及可任选的SF6作为已知的各向同性蚀刻。
[0008]US专利申请公布US2005/0029221披露了在一种两步骤方法中用于蚀刻深槽的 一种方法。第一步包括蚀刻具有楔形轮廓（profile)的一个楔形槽。在第一步骤中使用 HBr/CF4作为优选的蚀刻剂。然后，在一个各向同性的蚀刻步骤中，通过高密度的等离子体 来修整楔形槽以便通过施用SF6/HBr/02提供一种直轮廓的深槽。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种改进的用于生产微机电系统的方法。本发明的另一个目 的是提供新颖的蚀刻气体混合物，除其他之外，它适合于在本发明的方法中应用。本发明的 这些和其他目的通过如下概述的方法和气体混合物来实现。
[0010] 根据本发明的第一方面，提供了一种由结构生产微机电系统（"MEMS"）的方法， 该方法包括如下步骤：其中施用蚀刻气体来蚀刻该结构，该蚀刻气体包括元素氟和碳酰氟 (COF2)或两者的混合物。优选地，在蚀刻步骤的同时，或在该蚀刻之后的附加步骤中，将该 结构用钝化气体处理。如果蚀刻和钝化在单独的步骤中进行，优选进行多个连续的蚀刻步 骤和钝化步骤。该钝化气体优选地是选自形成一个含氟或含氟化物的钝化层的化合物。优 选地，该钝化剂是选自在等离子体中提供氟聚合物的有机化合物；该钝化剂可任选地在氢 气或释放氢气的气体的存在下施用。
[0011] 优选地，无次氟酸盐类、氟代过氧化物类和/或氟代三氧化物类引入到反应器中 或有意地在其中形成。这些气体混合物也不含有包括CN键以及氢的化合物。优选地，待蚀 刻的物品不含WC(碳化钨）或其合金。
[0012] 贯穿本发明，术语"包含"包括"由......构成"的含义。
[0013] "结构"可以是，例如，在体微机械加工中的一种硅晶片，或在表面微机械加工中的 一种组装物。
[0014] 尽管该方法可以热致地进行，即通过在高温下进行，例如在等于或高于200°C并且 等于或低于500°C的温度下，或根据冻结法进行，其中涉及达-110°C的超低温度，该方法最 好是用Bosch法进行，该博施法可以在由Alcatel先进材料等离子体-热或表面技术系统 (Alcatel,AdvancedMaterials,Plasma-ThermorSurfaceTechnologySystems)提供的 等离子体蚀刻器中进行。等离子体状态是通过一种磁控管或微波辐射来诱导的。将考虑优 选的等离子体蚀刻的实施方案对本发明进行进一步说明。
[0015] 元素氟和碳酰氟可以不用稀释剂或另外的化合物而进行应用。优选的是通过一种 惰性气体将它们稀释，或在氧气的存在下和/或在具有钝化作用的气体或蒸汽的存在下、 或甚至通过氧气和/或一种惰性气体进行稀释并且在一种钝化气体的存在下而进行应用。 优选的稀释剂是选自由氮气和稀有气体构成的组。此外，如随后所述可以加入添加剂，像氧 气、氢气或钝化气体。
[0016] 根据本发明的第一优选实施方案，施用元素氟与氮气、氦气和/或氩气的混合物。 该混合物可在反应器中形成，或者在将其引入该反应器之前形成元素氟和这种或这些惰性 气体的混合物。如果这些气体以这样一种预先混合的形式被引入反应器，可以在整个反应 室中提供均匀的或近似均匀的混合物。总体上，混合物的氟含量按体积计优选地是在1% 到35%之间。例如，可以从加压瓶中提供？ 2和惰性气体的混合物。在这些加压瓶中，形成 了均匀的混合物。
[0017] 包括元素氟和氮气的混合物、包括元素氟和氩气的混合物是优选施用的，尤其优 选地是包括元素氟、氮气和氩气的混合物。如果施用仅包括元素氟和氮气的混合物，元素 氟的含量按体积计优选地是等于或大于1%。元素氟的含量按体积计优选地是等于或小于 25%。氮气的含量按体积计优选地是等于或小于99%。优选地，它按体积计等于或大于 75%。在一个尤其优选的实施方案中，按体积计元素氟的含量在18%到22%的范围内。
[0018] 如果施用包括元素氟和氩气的混合物，氩气的含量按体积计优选地是等于或大于 50%。优选地，它按体积计是等于或小于99%。元素氟的含量按体积计优选地是等于或大 于1%。优选地，它按体积计是等于或小于50%，尤其是按体积计等于或小于25%。
[0019] 如果施用包括元素氟、氮气和氩气的混合物，元素氟的含量按体积计优选地是等 于或大于1%。它优选地是按体积计等于或小于25%。氩气的含量按体积计优选地是等于 或大于4%。优选地，氩气的含量按体积计是等于或小于25%。氮气的含量按体积计优选 地是等于或大于4%。它优选地按体积计是等于或小于75%。
[0020] 元素氟和氩气的总数按体积计优选地是等于或小于50%，尤其优选地按体积计等 于或小于45 %。它按体积计优选地是等于或大于25 %。
[0021] 根据第二优选实施方案，施用包括碳酰氟而无元素氟的混合物。该实施方案相对 于施用含元素氟（参见以上）或氟气以及碳酰氟（参见以下）的气体混合物的那些实施方 案是优选的。
[0022] 碳酰氟可以非常灵活地使用。它一般是与其他气体或汽化的液体一起施用。
[0023] 碳酰氟还可以在各向异性蚀刻和各向同性蚀刻中使用。
[0024] 如果它用于各向同性蚀刻中，它可以如此施用，但是优选是它以与其他氟化的有 机气体或蒸汽（例如饱和的或不饱和的氟醚类或氟化的酯类，例如在JP10-223614中所描 述的那些）的混合物来施用，但是尤其是，它与氮气、氧气和/或惰性气体一起施用。
[0025] 总体上，混合物中碳酰氟的含量按体积计优选地是等于或大于1%。总体上，它按 体积计是等于或小于99%。该混合物可在反应器中形成，或者优选地，碳酰氟和这种或者这 些惰性气体的混合物在被引入该反应器之前形成。如果这些气体以这样一种预先混合的形 式引入反应器，则在整个反应室中提供了均匀的混合物。
[0026] 有利地是施用包括碳酰氟和氮气的混合物、包括碳酰氟和氩气的混合物以及包括 碳酰氟、氮气和氩气的混合物。它们可以与氢气或者释放氢气的气体一起施用。优选地，这 些混合物还包括氧气。
[0027] 如果施用仅包括碳酰氟和氮气的混合物，碳酰氟的含量按体积计优选地是等于或 大于1%。碳酰氟的含量按体积计优选地是等于或小于75%。氮气的含量按体积计优选地 是等于或大于25% ;优选地它按体积计是等于或小于99%。在一个实施方案中，这些混合 物由碳酰氟和氮气组成。
[0028] 如果施用包括碳酰