干法刻蚀解决RIE中无法得到高深宽比结构或陡直壁问题

在 MEMS 制造工艺中，常用的干法刻蚀包括反应离子刻蚀 （Reactive lon Etching， RIE）、深反应离子刻蚀（Deep Reactive lon Etching， DRIE） 和XerF2各向同性蚀刻。 其中，RIE也是微电子制造中常见的工艺。深反应离子刻蚀（DRIE）又称为电感耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma，ICP）刻蚀，是一种高度各向异性干法刻蚀（Anisotropic Etch）工艺。DRIE使用刻蚀与钝化交替进行的Bosch工艺，解决了RIE中无法得到高深宽比结构或陡直壁的问题。DRIE使用两个射频源，其中线圈射频源（Coil RF）用于产生等离子体，平板射频源（Platen RF）用于产生偏压。这种分离的射频源可以分别调整RIE刻蚀中射频功率与等离子体浓度。DRIE技术大大推进了MEMS技术的发展，目前主要的DRIE设备供应商为英国的STS和法国的Alcatel。

深冷处理工艺 （Cryogenic Process）和 Bosch 工 艺（Bosch Process）是实现DRIE 的两种主要方式，其中，Bosch工艺为德国 Robert Bosch GmbH公司的技术专利。

DRIE 工艺存在的问题包括滞后 （RIE Lag）效应、侧璧底部掏蚀现象（Charging）和锯齿形侧壁（Sealloping）现象等。滞后效应是指刻蚀速率和开口窗口的大小有关，分为正效应（大的窗口刻蚀速率较快）和反效应（小的窗口刻蚀速率较快）两种；侧壁底部掏蚀现象导致深腔的底部出现侧向掏蚀：锯齿形侧壁现象，等比例地调节刻蚀时间和钝化时间，同时保持二者比例不变，可以减小锯齿形侧壁现象。

XeF2刻蚀是一种各向同性刻蚀。在室温下，当压强小于 100mTorr （1Torr=133.3224Pa） 时，XeF2从固态变为气态，XeF2气体可以在室温下与硅发生反应，且刻蚀速率可达到每个进气周期20-50um。此外，XeF2对掩模材料具有很好的选择比，如二氧化硅、氮化硅、铝和光刻胶均可作为掩模材料。但 XeF2刻蚀深度不易控制，且刻蚀反应物中含有HF气体，需要进行严格的尾气处理。

审核编辑：彭静