專利名稱：高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高速無等離子體娃刻蝕系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體的刻蝕分為物理刻蝕和化學(xué)刻蝕，后者例如等離子體化學(xué)刻蝕。物理刻蝕 的優(yōu)點在于它是各向異性的，刻蝕速率也較快；缺點是刻蝕選擇比差，并且反應(yīng)產(chǎn)物不易揮 發(fā)，容易沉積到硅片表面，引起顆粒污染。等離子體化學(xué)刻蝕是各向同性的，其線寬控制比 較差；并且，等離子體刻蝕設(shè)備價格昂貴，刻蝕選擇比差，刻蝕速率低，側(cè)壁光滑度不高，容 易對器件造成損傷。例如，目前的半導(dǎo)體刻蝕技術(shù)中普遍采用的反應(yīng)離子刻蝕(Reactive IonEtcher，簡稱 RIE)、電感耦合等離子(Inductively Coupled Plasma，簡稱 ICP)等干法 刻蝕技術(shù)都為等離子體刻蝕，由于非均勻等離子體產(chǎn)生的電荷會引起硅片上敏感器件的失 效，因此利用這些技術(shù)容易使硅片及其結(jié)構(gòu)造成破壞。目前，還沒有合適的技術(shù)可以提供刻蝕速率高、刻蝕選擇比高的硅刻蝕系統(tǒng)， 因此難以滿足新一代無等離子體刻蝕技術(shù)和微機電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical systems，簡稱MEMS)制造工藝中對硅的刻蝕，以及硅的深斜刻蝕加工的要求。
發(fā)明內(nèi)容針對相關(guān)技術(shù)中半導(dǎo)體刻蝕裝置無法快速進行選擇比高的刻蝕的問題而提出本 實用新型，為此，本實用新型的主要目的在于提供一種高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，以解決 以上提出的問題中的至少一個問題。鑒于上述，本實用新型提供了一種高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括容納 刻蝕材料的供料裝置；與供料裝置連接的刻蝕腔；刻蝕腔包括腔體；角度可調(diào)整的噴嘴， 噴嘴固定于腔體內(nèi)的一側(cè)；支承待刻蝕硅片的支架，支架固定于腔體內(nèi)，并且位于噴嘴相對 的另一側(cè)；掩蔽板，掩蔽板位于噴嘴與支架之間，固定于腔體內(nèi)壁，在掩蔽板上與噴嘴對應(yīng) 的位置形成有供刻蝕材料穿過的孔或縫。[0006]通過本實用新型的上述技術(shù)方案，采用具有以上結(jié)構(gòu)的高速無等離子體硅刻蝕系 統(tǒng)，對硅片進行無等離子刻蝕，通過在刻蝕腔內(nèi)噴入刻蝕氣體并調(diào)節(jié)壓力和溫度，對硅片進 行刻蝕，可以解決目前的刻蝕技術(shù)中刻蝕選擇比差、速率低等問題，提高了刻蝕速率和刻蝕 選擇比，提供了光滑度高的硅片側(cè)壁，進一步地提高了系統(tǒng)的安全性。

圖1為本實用新型一較佳實施例的高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型一較佳實施例的刻蝕腔的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
在本實用新型實施例中，提供了高速無等離子硅刻蝕系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，在該實現(xiàn)方案中，利用具有刻蝕腔的高速無等離子硅刻蝕系統(tǒng)，通過刻蝕氣體對硅片進行刻蝕，形成 具有所需結(jié)構(gòu)的硅片。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。如圖1所示，本實用新型一較佳實施例的一種高速無等離子硅刻蝕系統(tǒng)包括容納刻蝕氣體的供料裝置，在本實施例中，供料裝置是由容納二氧化碳的第一存 儲罐16和容納五氟化氯的第二存儲罐17組成的，二氧化碳的作用是緩沖劑，可以起到防止 五氟化氯劇烈反應(yīng)引起爆炸的作用；當(dāng)然也可以是一個存儲罐，僅裝有刻蝕用的氣體，具體 地由刻蝕所需條件決定；凈化裝置2通過前級泵1連接供料裝置，本實施例中，前級泵1分 別連接到第一存儲罐16和第二存儲罐17，用于調(diào)節(jié)供料裝置供應(yīng)的材料的輸出量，也就是 二氧化碳和五氟化氯的流量，凈化裝置2除去氣體中的雜質(zhì)等；氣體混合裝置3連接凈化裝 置2，用于混合二氧化碳和五氟化氯兩種氣體，并將混合后的氣體送入刻蝕腔。實際應(yīng)用中， 如果只需要一種氣體作為刻蝕氣體，則可以不需要該氣體混合裝置3，凈化裝置2可以直接 將已凈化的氣體送入刻蝕腔?？涛g腔如圖2所示?？涛g腔包括腔體5，用于容納刻蝕腔中的各個裝置，其中在 不同的階段腔體5內(nèi)的壓力不同，具體地，在刻蝕腔抽真空時，腔體5內(nèi)的壓力可以僅為 0. OlPa，而在刻蝕的氣體噴入刻蝕腔后，刻蝕腔的壓力會增大；噴嘴6，固定于腔體5的內(nèi) 側(cè)，噴嘴6的角度可調(diào)整，從而可以通過轉(zhuǎn)動噴嘴6到不同的角度對硅片進行不同角度的刻 蝕。從圖1中可以看出，噴嘴6用以向腔體5內(nèi)噴出刻蝕用的材料，也就是就噴出二氧化碳 21和五氟化氯22 ；支架11，支架11固定于腔體5內(nèi)，并且位于與噴嘴6相對的另一側(cè)，其上 用于支承待刻蝕的硅片10 ；掩蔽板8，用于對噴嘴6噴出的刻蝕用的材料進行掩蔽和匯聚， 掩蔽板8位于腔體5中，在噴嘴6與支架11之間，并具有與腔體配合的形狀，在其與噴嘴6 對應(yīng)的位置開縫或開孔，從而可以使得刻蝕用的材料穿過孔，起到對材料的匯聚調(diào)節(jié)的作 用；具體地，開縫還是開孔根據(jù)需要刻蝕的圖形進行選擇，同時其固定于腔體內(nèi)壁的固定結(jié) 構(gòu)，例如腔體內(nèi)壁上已有的卡片式結(jié)構(gòu)，固定時將掩蔽板8直接插入到該卡片式結(jié)構(gòu)中，不 需要的時候可以拔出掩蔽板8。待刻蝕硅片10，該硅片10位于支架上，也就是沿噴嘴6的 噴出方向的掩蔽板8的后方，其表面涂覆有光刻膠9，光刻膠9覆蓋不需要被刻蝕的部分，而 暴露出待刻蝕的部分，如圖2所示，與掩蔽板8的縫對應(yīng)的待刻蝕的部分已被刻蝕去除，形 成溝槽。當(dāng)然，腔體5外側(cè)也可以連接有功能不同的各個裝置，用以完成不同的功能。優(yōu)選地，腔體5還可以連接與腔體5內(nèi)部連通的抽真空泵7，抽真空泵7用于對腔體5抽真空。 當(dāng)然，抽真空的過程還可以由其他合適的裝置、以任意合適的方式完成，不限于上述。優(yōu)選地，腔體5的外側(cè)連接有與腔體5的內(nèi)部連通的壓力檢測裝置12，例如真空壓力儀，用于檢測腔體5內(nèi)的壓力，特別是用于在刻蝕腔的腔體5被抽真空泵7抽真空后對壓 力的檢測。優(yōu)選地，溫度控制裝置13與腔體5內(nèi)部連通，用于在刻蝕過程中根據(jù)腔內(nèi)的情況控制腔體內(nèi)溫度，通過對溫度的控制可以調(diào)節(jié)腔體內(nèi)的刻蝕速度。優(yōu)選地，腔體5還可以通過后級泵14連接尾氣處理裝置15，后級泵14最好是位于除噴嘴所在一側(cè)以外的位置，用于在刻蝕完成后，由后級泵14抽出腔體5內(nèi)的尾氣，由尾氣處理裝置15對尾氣進行處理。優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括減壓閥4，其連接在氣體混合裝置3和刻蝕腔的噴嘴6之 間，對氣體混合裝置3流出的混合氣體進行減壓，降低到與刻蝕腔的壓力成一定比例，例如 1000 1，從而使得五氟化氯的動能很大，足以對硅片進行刻蝕。利用本實用新型一 較佳實施例的高速無等離子硅刻蝕系統(tǒng)，能夠通過采用混合氣 體，通過各個裝置對氣體的壓力、流量及溫度等進行控制，對硅片進行有針對性的刻蝕，提 高刻蝕速率及刻蝕選擇比，增加硅片的刻蝕效果，對反應(yīng)后的產(chǎn)物進行收集處理，降低其對 環(huán)境的影響，并且通過緩沖用氣體提高裝置安全性。此外，該系統(tǒng)成本較低，同時不會對硅 片造成損壞。為了更好地理解本實用新型的高速無等離子硅刻蝕系統(tǒng)，對利用該系統(tǒng)刻蝕的原 理說明如下。首先，對刻蝕腔抽真空；其次，打開供料裝置提供二氧化碳和五氟化氯，并設(shè)定二 者的混合比；再次，去除雜質(zhì)并使得兩種氣體充分地、均勻地混合，隨后對混合的氣體減壓； 而后混合氣體經(jīng)由噴嘴噴入刻蝕腔，經(jīng)過掩蔽板的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)后，到達硅片；此 時，由于混合氣體與刻蝕腔內(nèi)的壓力差很大，所以刻蝕用的氣體有足夠的動能對硅片進行 刻蝕，而減壓后的二氧化碳形成干冰，有效地輔助刻蝕，防止五氟化氯的反應(yīng)劇烈引起爆 炸；刻蝕完成后，將刻蝕后的尾氣排出并由尾氣處理裝置進行處理。通過上述實施例，利用高速無等離子硅刻蝕系統(tǒng)，對硅片進行刻蝕，提高了刻蝕的 效率，刻蝕后的硅片側(cè)壁光滑度好，可以達到更嚴(yán)格的硅片無損傷要求。同時采用緩沖氣 體，緩沖了反應(yīng)氣體的劇烈反應(yīng)，增加了安全性。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，其特征在于包括容納刻蝕材料的供料裝置；與所述供料裝置連接的刻蝕腔；所述刻蝕腔包括腔體；角度可調(diào)整的噴嘴，所述噴嘴固定于所述腔體內(nèi)的一側(cè)；支承待刻蝕硅片的支架，所述支架固定于所述腔體內(nèi)，并且位于所述噴嘴相對的另一側(cè)；掩蔽板，所述掩蔽板位于所述噴嘴與所述支架之間，固定于所述腔體內(nèi)壁，在所述掩蔽板上與所述噴嘴對應(yīng)的位置形成有供刻蝕材料穿過的孔或縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述待刻蝕硅片 的表面與所述掩蔽板相對，并且涂覆有光刻膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述刻蝕腔連接 有壓力檢測裝置和溫度控制裝置，所述壓力檢測裝置和溫度控制裝置分別連通所述腔體內(nèi) 部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述刻蝕腔連接 有后級泵和尾氣處理裝置，所述尾氣處理裝置通過所述后級泵連通所述腔體內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述刻蝕腔連接 有抽真空泵，所述抽真空泵與所述腔體內(nèi)部連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述供料裝置和 所述刻蝕腔之間還連接有凈化裝置和混合刻蝕材料的混合裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述供料裝置由 兩個分別容納二氧化碳和五氟化氯的存儲罐組成，兩個所述存儲罐分別連接至所述凈化裝 置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包 括位于所述混合裝置和所述刻蝕腔之間的減壓閥。
專利摘要本實用新型提供了一種高速無等離子體硅刻蝕系統(tǒng)，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括容納刻蝕材料的供料裝置；與供料裝置連接的刻蝕腔；刻蝕腔包括腔體；角度可調(diào)整的噴嘴，噴嘴固定于腔體內(nèi)的一側(cè)；支承待刻蝕硅片的支架，支架固定于腔體內(nèi)，并且位于噴嘴相對的另一側(cè)；掩蔽板，掩蔽板位于噴嘴與支架之間，固定于腔體內(nèi)壁，在掩蔽板上與噴嘴對應(yīng)的位置形成有供刻蝕材料穿過的孔或縫。利用本實用新型，可以解決目前的刻蝕技術(shù)中刻蝕選擇比差、速率低等問題，能夠提高刻蝕速率和刻蝕選擇比，并且提高系統(tǒng)的安全性。
文檔編號H01L21/3065GK201567390SQ20092031334
公開日2010年9月1日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者景玉鵬, 王磊 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所