專利名稱：二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氟化氙氣體(XeF2)腐蝕過(guò)程中錨(anchor)的制作方法，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣壓為幾毫巴(millibar)的XeF2氣體對(duì)硅具有良好的各向同性的腐蝕特性，且腐蝕速率較高，同時(shí)對(duì)其它很多常用的微機(jī)械材料，如SiO2、SiNx、SiC、Au、Al、Cr及光刻膠等材料幾乎不腐蝕，具有極高的選擇性，利用這一特點(diǎn)，在硅微機(jī)械工藝中，人們通常采用硅作為犧牲層，而采用Al、SiO2、SiNx等材料作為微結(jié)構(gòu)層，最后采用XeF2氣體腐蝕硅來(lái)釋放微結(jié)構(gòu)(P.B.chu，et al.Controlled pulse-etching with xenon difluoride，1997international conference on solid-state sensors and actuators，Chicago，June16-19，1997665-668.Joon-Shik Park，et al.Fabrication and properties of PZT microcantilevers using isotropic silicon dry etching process by XeF2 gas for releaseprocess，Sensors and Actuators A 117(2005)1-7)。這種工藝方法的優(yōu)點(diǎn)在于采用硅作犧牲層，厚度沒(méi)有限制，即微結(jié)構(gòu)可以距基底較遠(yuǎn)；由于XeF2是氣相腐蝕劑，避免了濕法腐蝕釋放微結(jié)構(gòu)過(guò)程中可能出現(xiàn)的粘附、甚至水的表面張力破壞微結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象；相對(duì)于深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等干法刻蝕裝置而言，XeF2氣體具有腐蝕裝置簡(jiǎn)單，腐蝕效率高，價(jià)格較低的優(yōu)勢(shì)。
然而，目前人們采用這種工藝方法制作微機(jī)械器件時(shí)，通常是以未腐蝕盡的硅作為微結(jié)構(gòu)的錨，工藝過(guò)程中并沒(méi)有考慮對(duì)錨的專門(mén)保護(hù)(Joon-Shik Park，et al.Fabrication andproperties of PZT micro cantilevers using isotropic silicon dry etching process byXeF2gas for release process，Sensors and Actuators A 117(2005)1-7)，由于XeF2氣體對(duì)硅的腐蝕是各向同性的，這樣必然會(huì)減少單個(gè)硅片上能夠制作的器件數(shù)目，另外，該工藝方法也不能適用于對(duì)占空比要求較高的器件(如陣列器件)。
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種XeF2氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種XeF2氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，一方面，可增加單個(gè)硅片單元器件的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本；另一方面，提高陣列器件(如紅外焦平面陣列器件)的占空比，改進(jìn)器件性能。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的基于XeF2氣體腐蝕時(shí)所具有的材料選擇性，將SiO2、SiNx、SiC、Au、Al及Cr等XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料淀積在要保護(hù)的錨周圍，形成所需要的錨；或者直接采用XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料來(lái)制作錨。
上述目的可以通過(guò)以下工藝制作實(shí)現(xiàn)采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或氫氧化鉀(KOH)或四甲基氫氧化銨(TMAH)各向異性腐蝕等技術(shù)在要保護(hù)的錨周圍刻蝕/腐蝕出一個(gè)深槽，然后在深槽內(nèi)淀積XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料，將錨保護(hù)起來(lái)；或者采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或KOH(或TMAH)腐蝕等技術(shù)刻蝕/腐蝕出一個(gè)較深的凹坑，通過(guò)在凹坑內(nèi)淀積XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料，形成所需的錨。
一個(gè)簡(jiǎn)單的微機(jī)械器件結(jié)構(gòu)通常包括三部分襯底、錨和微結(jié)構(gòu)(通常為微梁、微橋或微薄膜)，微結(jié)構(gòu)和襯底之間是通過(guò)錨相連接的。一種錨結(jié)構(gòu)是由硅材料以及覆蓋在其四周的幾乎不能被XeF2氣體腐蝕的保護(hù)層材料(如SiO2薄膜)所構(gòu)成。保護(hù)層及微結(jié)構(gòu)可以采用相同的材料，在實(shí)際器件制作過(guò)程中，它們也可以采用不同的材料。
第二種錨結(jié)構(gòu)除了由保護(hù)層材料和硅材料外，還有在兩層保護(hù)層之間的填充材料，其主要作用是填滿保護(hù)層之間的縫隙。
第三種錨結(jié)構(gòu)是由保護(hù)層材料和填充材料構(gòu)成的。
上述微機(jī)械結(jié)構(gòu)的三種錨的共同特點(diǎn)是通過(guò)在錨四周覆蓋一層不能被XeF2氣體腐蝕的保護(hù)層材料來(lái)保護(hù)錨，這種錨的機(jī)械強(qiáng)度較大。
另外，還可采用XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料來(lái)制作錨。一種錨結(jié)構(gòu)是一個(gè)采用微加工方法制作的由XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料構(gòu)成的柱體；另一種錨結(jié)構(gòu)是一個(gè)采用微加工方法制作的由XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料構(gòu)成的薄膜。
采用XeF2氣體腐蝕硅制作微機(jī)械結(jié)構(gòu)的工藝流程示意圖如圖3至圖8所示。
如圖3所示，首先采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或KOH(或TMAH)各向異性腐蝕等技術(shù)刻蝕/腐蝕出一個(gè)較窄的環(huán)繞錨的深槽，隨后采用熱氧化的方法填充深槽并光刻圖形化，填充方法不限于熱氧化，填充材料不限于氧化硅，只要能達(dá)到保護(hù)錨的作用即可；然后在錨上制作微結(jié)構(gòu)層，最后采用XeF2氣體腐蝕硅從而釋放微結(jié)構(gòu)。
圖4所示的工藝方法與圖3所示的稍有區(qū)別，區(qū)別主要在于由于在錨周圍制作的深槽較寬，熱氧化方法不能完全填充深槽，還需填充其它材料。其它工藝步驟基本相同。
圖5所示的工藝方法與圖3、圖4所示的主要區(qū)別在于首先在要制作錨的地方采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或KOH(或TMAH)腐蝕等技術(shù)刻蝕/腐蝕出一個(gè)凹坑，通過(guò)熱氧化將凹坑四周氧化(或采用其它工藝方法在凹坑四周覆蓋一層X(jué)eF2氣體幾乎不腐蝕的材料)，然后用其他材料將完全填充，由覆蓋在凹坑四周的保護(hù)層材料和填充材料共同充當(dāng)錨。
圖6所示的工藝方法與圖5所示的稍有區(qū)別，區(qū)別主要在于凹坑四周沒(méi)有覆蓋一層保護(hù)層材料，錨完全由XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料充當(dāng)。
圖7、圖8所示的工藝方法中，錨是由覆蓋在凹坑四周的XeF2氣體幾乎不腐蝕的薄膜材料構(gòu)成。在圖7、圖8所示的工藝方法中，其區(qū)別在于凹坑、錨的結(jié)構(gòu)稍有不同，圖7中凹坑、錨的橫截面是一個(gè)梯形，圖8中凹坑、錨的橫截面是一個(gè)矩形。
所述的保護(hù)層材料為SiO2、SiNx、SiC、Au、Al、Cr、光刻膠或其它幾乎不能被XeF2氣體腐蝕的材料。
所述的填充層材料為多晶硅、非晶硅、光刻膠、聚酰亞胺或其它材料。
本發(fā)明具有以下積極效果和優(yōu)點(diǎn)1、可準(zhǔn)確控制微結(jié)構(gòu)錨的位置；2、增加單個(gè)硅片單元器件的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本；3、提高陣列器件(如紅外焦平面陣列器件)的占空比，改進(jìn)器件性能。


圖1是帶保護(hù)層的錨結(jié)構(gòu)剖面圖。圖1(a)錨由硅材料和覆蓋在其周圍的保護(hù)層材料構(gòu)成；圖1(b)錨由硅材料、覆蓋在其周圍的保護(hù)層材料及填充層材料構(gòu)成；圖1(c)錨由保護(hù)層材料及填充層材料構(gòu)成。
圖2是由保護(hù)層材料直接構(gòu)成的錨結(jié)構(gòu)剖面圖。圖2(a)錨是由保護(hù)層材料構(gòu)成的柱體；圖2(b)錨是由保護(hù)層材料構(gòu)成的薄膜，其橫截面為梯形；圖2(c)錨是由保護(hù)層材料構(gòu)成的薄膜，其橫截面為矩形。
圖3是圖1(a)所示的實(shí)施例1的工藝流程圖。a在錨四周深反應(yīng)離子刻蝕出較窄的深槽；b熱氧化，在深槽里填滿氧化硅，或采用其它工藝方法制作保護(hù)層；c在錨上方制作微結(jié)構(gòu)層，如采用熱氧化的方法制作一層氧化硅；d XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)。
圖4是圖1(b)所示的實(shí)施例2的工藝流程圖。a在錨四周深反應(yīng)離子刻蝕出較寬的深槽；b熱氧化，在深槽四周覆蓋一層氧化硅，或采用其它工藝方法制作保護(hù)層；c淀積多晶硅或其它材料填滿深槽的縫隙；d在錨上方制作微結(jié)構(gòu)層，如采用熱氧化的方法制作一層氧化硅e XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)。
圖5是圖1(c)所示的實(shí)施例3的工藝流程圖。a在錨處深反應(yīng)離子刻蝕出凹坑；b熱氧化，在凹坑四周覆蓋一層氧化硅，或采用其它工藝方法制作保護(hù)層c淀積多晶硅或其它材料填滿凹坑的縫隙；d在錨上方制作微結(jié)構(gòu)層，如采用熱氧化的方法制作一層氧化硅；e XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)。
圖6是圖2(a)所示的實(shí)施例4的工藝流程圖。a在錨處深反應(yīng)離子刻蝕出凹坑；b采用濺射或其他方法在凹坑內(nèi)淀積鋁，或者采用其它方法制作其它幾乎不被XeF2氣體腐蝕的材料；c在錨上方制作微結(jié)構(gòu)層，如采用熱氧化的方法制作一層氧化硅；d XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)。
圖7是圖2(b)所示的實(shí)施例5的工藝流程圖。a采用KOH各向異性腐蝕工藝在錨處腐蝕出凹坑；b熱氧化，在凹坑四周覆蓋一層氧化硅，或采用其它工藝方法制作保護(hù)層；氧化硅同時(shí)作為微結(jié)構(gòu)層(也可采用其它材料作結(jié)構(gòu)層)；c XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)。
圖8是圖2(c)所示的實(shí)施例6的工藝流程圖。a在錨處深反應(yīng)離子刻蝕出凹坑；b熱氧化，在凹坑四周覆蓋一層氧化硅，或采用其它工藝方法制作保護(hù)層；氧化硅同時(shí)作為微結(jié)構(gòu)層(也可采用其它材料作結(jié)構(gòu)層)；c XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)。
圖中1—硅基底2—微結(jié)構(gòu)層3—錨31—錨保護(hù)層32—硅材料 33—錨填充層34—鋁 4—深槽/凹坑具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，需強(qiáng)調(diào)的是具體實(shí)施例中，為闡述方便僅為一種保護(hù)層材料或一種填充層材料，實(shí)際上發(fā)明內(nèi)容中所述的保護(hù)層材料和填充層材料均適用于所述的實(shí)施例。
實(shí)施例1在圖1(a)所示的實(shí)施例1中，錨3由硅材料32以及覆蓋在其四周的保護(hù)層材料31構(gòu)成，為了方便說(shuō)明，在下面的工藝說(shuō)明中保護(hù)層材料31以熱氧化工藝制作的氧化硅為例說(shuō)明，但不限于氧化硅材料。
下面結(jié)合圖3詳細(xì)闡述本實(shí)施例的工藝流程，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
(1)刻蝕深槽4。在硅基底1上，以光刻膠(不限于光刻膠)為掩膜，光刻并圖形化，采用DRIE工藝方法在錨四周刻蝕出較窄的深槽4，去膠，如圖3(a)所示。深槽4的寬度約0.1μm-4μm，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層2面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；(2)制作錨保護(hù)層31。對(duì)硅片進(jìn)行熱氧化直至深槽4被完全填充，氧化溫度為900-1100℃，采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)或其它方法去掉硅表面的氧化硅，形成錨保護(hù)層31，如圖3(b)所示；(3)制作微結(jié)構(gòu)層2。在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層2，去膠，如圖3(c)所示；(4)釋放微結(jié)構(gòu)層2。XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層2，如圖3(d)所示。
實(shí)施例2在圖1(b)所示的實(shí)施例2中，錨3由硅材料32、覆蓋在其四周的保護(hù)層材料31以及填充在保護(hù)層材料31之間的填充層材料33構(gòu)成，為了方便說(shuō)明，在下面的工藝說(shuō)明中保護(hù)層材料31以熱氧化工藝制作的氧化硅為例說(shuō)明，填充層材料33以低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)制作的多晶硅為例，但保護(hù)層材料31和填充層材料33不限于上述材料。
下面結(jié)合圖4詳細(xì)闡述本實(shí)施例的工藝流程，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
(1)刻蝕深槽4。以光刻膠(不限于光刻膠)為掩膜，光刻并圖形化，采用DRIE工藝方法在錨四周刻蝕出較寬的深槽4，去膠，如圖4(a)所示。深槽4的寬度一般大于4μm，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層2面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；(2)制作錨保護(hù)層31。對(duì)硅片進(jìn)行熱氧化，在深槽4側(cè)壁上覆蓋上氧化層，氧化溫度為900-1100℃，采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)或其它方法去掉硅表面的氧化硅，形成錨保護(hù)層31，如圖4(b)所示；(3)制作錨填充層33。采用低壓化學(xué)氣相沉積方法沉積多晶硅，沉積溫度為550-650℃，去掉硅表面的多晶硅，形成錨填充層33，如圖4(c)所示；(4)制作微結(jié)構(gòu)層2。在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層2，去膠，如圖4(d)所示；
(5)釋放微結(jié)構(gòu)層2。XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層2，如圖4(e)所示。
應(yīng)該指出的是在本實(shí)施例中，在工藝步驟(3)制作錨填充層33之后，還可以通過(guò)熱氧化，將LPCVD沉積的多晶硅轉(zhuǎn)化為氧化硅，即將填充層材料轉(zhuǎn)化為保護(hù)層材料，接下去再進(jìn)行工藝步驟(4)制作微結(jié)構(gòu)層2及工藝步驟(5)釋放微結(jié)構(gòu)層2。
實(shí)施例3在圖1(c)所示的實(shí)施例3中，錨3由覆蓋在其四周的保護(hù)層材料31以及填充在保護(hù)層材料31之間的填充層材料33構(gòu)成，為了方便說(shuō)明，在下面的工藝說(shuō)明中保護(hù)層材料31以熱氧化工藝制作的氧化硅為例說(shuō)明，填充層材料33以LPCVD制作的多晶硅為例，但保護(hù)層材料31和填充層材料33不限于上述材料。
下面結(jié)合圖5詳細(xì)闡述本實(shí)施例的工藝流程，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
(1)刻蝕凹坑4。以光刻膠(不限于光刻膠)為掩膜，光刻并圖形化，采用DRIE工藝方法在錨所在處刻蝕出較深較寬的凹坑4，去膠，如圖5(a)所示。凹坑4的寬度一般大于4μm，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層2面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；(2)制作錨保護(hù)層31。對(duì)硅片進(jìn)行熱氧化，在凹坑4側(cè)壁上覆蓋上氧化層，氧化溫度為900-1100℃，采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)或其它方法去掉硅表面的氧化硅，形成錨保護(hù)層31，如圖5(b)所示；(3)制作錨填充層33。采用LPCVD沉積多晶硅，沉積溫度為550-650℃，去掉硅表面的多晶硅，形成錨填充層33，如圖5(c)所示；(4)制作微結(jié)構(gòu)層2。在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層2，去膠，如圖5(d)所示；(5)釋放微結(jié)構(gòu)層2。XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層2，如圖5(e)所示。
實(shí)施例4在圖2(a)所示的實(shí)施例4中，錨3由XeF2氣體幾乎不腐蝕的材料構(gòu)成，為了方便說(shuō)明，在下面的工藝說(shuō)明中錨材料采用Al，但不限于Al，可由不為XeF2氣體腐蝕的保護(hù)材料，作為錨柱材料。
下面結(jié)合圖6詳細(xì)闡述本實(shí)施例的工藝流程，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
(1)刻蝕凹坑4。以光刻膠(不限于光刻膠)為掩膜，光刻并圖形化，采用DRIE工藝方法在錨所在處刻蝕出較深的凹坑4，去膠，如圖6(a)所示。凹坑4的寬度根據(jù)具體需要來(lái)確定，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層2面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；(2)制作Al錨柱34。采用濺射或其它工藝方法在凹坑4內(nèi)制作Al錨柱(Al錨柱充滿凹坑4)，如圖6(b)所示；(3)制作微結(jié)構(gòu)層2。在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層2，去膠，如圖6(c)所示；(4)釋放微結(jié)構(gòu)層2。XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層2，如圖6(d)所示。
實(shí)施例5在圖2(b)所示的實(shí)施例5中，錨3由XeF2氣體幾乎不腐蝕的保護(hù)層材料構(gòu)成的薄膜，為了方便說(shuō)明，在下面的工藝說(shuō)明中錨材料采用氧化硅，但錨材料不限于氧化硅。
下面結(jié)合圖7詳細(xì)闡述本實(shí)施例的工藝流程，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
(1)腐蝕凹坑4。以氧化硅(不限于氧化硅)為掩膜，光刻并圖形化，采用KOH(或TMAH)濕法腐蝕工藝方法在錨所在處腐蝕出較深的凹坑4，并去掉氧化硅掩膜，如圖7(a)所示。凹坑4的深度范圍從幾個(gè)微米至幾百微米，具體值可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層2面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；(2)制作錨3及微結(jié)構(gòu)層2。在硅表面采用熱氧化制作氧化硅，凹坑4內(nèi)四周的氧化硅充當(dāng)了錨3作用，而硅表面的氧化硅則可作為結(jié)構(gòu)層，也可采用其它方法另外制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層2，去膠，如圖7(b)所示；錨的橫截面為梯形；(3)釋放微結(jié)構(gòu)層2。XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層2，如圖7(c)所示。
實(shí)施例6在圖2(c)所示的實(shí)施例6中，錨3由XeF2氣體幾乎不腐蝕的保護(hù)層材料構(gòu)成的薄膜，為了方便說(shuō)明，在下面的工藝說(shuō)明中錨材料采用氧化硅，但錨材料不限于氧化硅。
下面結(jié)合圖8詳細(xì)闡述本實(shí)施例的工藝流程，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
(1)刻蝕凹坑4。以光刻膠(不限于光刻膠)為掩膜，光刻并圖形化，采用DRIE工藝方法在錨所在處刻蝕出凹坑4或采用KOH(或TMAH)濕法腐蝕工藝方法在錨所在處腐蝕出較深的凹坑4，去膠，如圖8(a)所示。凹坑4的深度范圍從幾個(gè)微米至幾百微米，具體值可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層2面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；
(2)制作錨3及微結(jié)構(gòu)層2。在硅表面采用熱氧化制作氧化硅，凹坑4內(nèi)四周的氧化硅充當(dāng)了錨3作用，而硅表面的氧化硅則可作為結(jié)構(gòu)層，也可采用其它方法另外制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層2，去膠，如圖8(b)所示；錨的橫截面為矩形；(3)釋放微結(jié)構(gòu)層2。XeF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層2，如圖8(c)所示。
權(quán)利要求
1.一種二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于采用深反應(yīng)離子刻蝕或氫氧化鉀或四甲基氫氧化銨各向異性腐蝕方法在要保護(hù)的錨周圍刻蝕或腐蝕出一個(gè)深槽，然后在深槽內(nèi)淀積XeF2氣體不腐蝕的材料，將錨保護(hù)起來(lái)；或者采用深反應(yīng)離子刻蝕或KOH或四甲基氫氧化銨腐蝕方法刻蝕或腐蝕出一個(gè)較深的凹坑，通過(guò)在凹坑內(nèi)淀積XeF2氣體不腐蝕的材料，形成所需的錨；錨的結(jié)構(gòu)為下述5種中任意一種，它們是錨由硅材料和覆蓋在其周圍的保護(hù)層材料構(gòu)成；錨由硅材料、覆蓋在其周圍的保護(hù)層材料及填充層材料構(gòu)成；錨由保護(hù)層材料及填充層材料構(gòu)成；錨是由保護(hù)層材料構(gòu)成的柱體；錨是由保護(hù)層材料構(gòu)成的薄膜。
2.按權(quán)利要求1所述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于由硅材料的及覆蓋在四周的不被XeF2氣體腐蝕的保護(hù)材料的錨的制作工藝，首先采用深反應(yīng)離子刻蝕或KOH或四甲基氫氧化銨各向異性腐蝕方法或刻蝕腐蝕出一個(gè)較窄的環(huán)繞錨的深槽，隨后采用熱氧化的方法填充深槽并光刻圖形化，填充方法不限于熱氧化，填充材料不限于氧化硅，只要能達(dá)到保護(hù)錨的作用即可；然后在錨上制作微結(jié)構(gòu)層，最后采用XeF2氣體腐蝕硅從而釋放微結(jié)構(gòu)，具體工藝步驟是①刻蝕深槽在硅基底上，以光刻膠為掩膜，光刻并圖形化，采用深反應(yīng)離子刻蝕工藝方法在錨四周刻蝕出較窄的深槽并去膠；深槽的寬度約0.1μm-4μm，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；②制作錨保護(hù)層對(duì)硅片進(jìn)行熱氧化直至深槽被完全填充，氧化溫度為900-1100℃，采用反應(yīng)離子刻蝕或其它方法去掉硅表面的氧化硅，形成錨保護(hù)層；③制作微結(jié)構(gòu)層在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層并去膠；④釋放微結(jié)構(gòu)層X(jué)eF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層。
3.按權(quán)利要求1所述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于由硅材料覆蓋在其四周的保護(hù)層材料以及填充在保護(hù)層材料之間的填充層材料構(gòu)成的錨，其制作工藝①刻蝕深槽以光刻膠或不限于光刻膠為掩膜，光刻并圖形化，采用深反應(yīng)離子刻蝕工藝方法在錨四周刻蝕出較寬的深槽并去膠；深槽的寬度大于4μm，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；②制作錨保護(hù)層對(duì)硅片進(jìn)行熱氧化，在深槽側(cè)壁上覆蓋上氧化層，氧化溫度為900-1100℃，采用反應(yīng)離子刻蝕或其它方法去掉硅表面的氧化硅，形成錨保護(hù)層；③制作錨填充層采用低壓化學(xué)氣相沉積方法沉積多晶硅，沉積溫度為550-650℃，去掉硅表面的多晶硅，形成錨填充層；④制作微結(jié)構(gòu)層在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層、去膠；⑤釋放微結(jié)構(gòu)層X(jué)eF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層。
4.按權(quán)利要求1所述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于由硅材料覆蓋在其四周的保護(hù)層材料以及填充在保護(hù)層材料之間的填充層材料構(gòu)成的錨，其制作工藝①刻蝕深槽以光刻膠或不限于光刻膠為掩膜，光刻并圖形化，采用深反應(yīng)離子刻蝕工藝方法在錨四周刻蝕出較寬的深槽并去膠；深槽的寬度大于4μm，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；②制作錨保護(hù)層對(duì)硅片進(jìn)行熱氧化，在深槽側(cè)壁上覆蓋上氧化層，氧化溫度為900-1100℃，采用反應(yīng)離子刻蝕或其它方法去掉硅表面的氧化硅，形成錨保護(hù)層；③制作錨填充層采用低壓化學(xué)氣相沉積方法沉積多晶硅，沉積溫度為550-650℃，去掉硅表面的多晶硅，形成錨填充層；再通過(guò)熱氧化將沉積的多晶硅轉(zhuǎn)化為氧化硅，將填充層材料轉(zhuǎn)化為保護(hù)層材料；④制作微結(jié)構(gòu)層在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層、去膠；⑤釋放微結(jié)構(gòu)層X(jué)eF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層。
5.按權(quán)利要求1所述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于由覆蓋在其四周的保護(hù)層材料以及填充在保護(hù)層材料之間的填充層材料構(gòu)成的錨，其制作工藝是①刻蝕凹坑以光刻膠或不限于光刻膠為掩膜，光刻并圖形化，采用深離子反應(yīng)刻蝕工藝方法在錨所在處刻蝕出較深較寬的凹坑、去膠；凹坑的寬度大于4μm，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；②制作錨保護(hù)層對(duì)硅片進(jìn)行熱氧化，在凹坑側(cè)壁上覆蓋上氧化層，氧化溫度為900-1100℃，采用反應(yīng)離子刻蝕或其它方法去掉硅表面的氧化硅，形成錨保護(hù)層；③制作錨填充層采用低壓氣相沉積方法沉積多晶硅，沉積溫度為550-650℃，去掉硅表面的多晶硅，形成錨填充層；④制作微結(jié)構(gòu)層在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層、去膠；⑤釋放微結(jié)構(gòu)層X(jué)eF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層。
6.按權(quán)利要求1說(shuō)述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于由保護(hù)層材料構(gòu)成柱體制成的錨，其工藝步驟是①刻蝕凹坑以光刻膠或不限于光刻膠為掩膜，光刻并圖形化，采用深離子反應(yīng)刻蝕工藝方法在錨所在處刻蝕出較深的凹坑、去膠；凹坑的寬度根據(jù)具體需要來(lái)確定，刻蝕的最大深度由刻蝕寬度和設(shè)備的刻蝕深寬比決定，從幾個(gè)微米至幾百微米，具體深度可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；②制作錨柱采用濺射或其它工藝方法在凹坑內(nèi)制作錨柱，保護(hù)材料組成的錨柱材料充滿凹坑；③制作微結(jié)構(gòu)層在硅表面采用熱氧化制作氧化硅結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層、去膠；④釋放微結(jié)構(gòu)層X(jué)eF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層。
7.按權(quán)利要求1所述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于由XeF2氣體不腐蝕的保護(hù)層材料構(gòu)成的薄膜狀錨的制作工藝步驟是①腐蝕凹坑以氧化硅或不限于氧化硅為掩膜，光刻并圖形化，采用KOH或四甲基氫氧化銨濕法腐蝕工藝方法在錨所在處腐蝕出較深的凹坑，并去掉氧化硅掩膜；凹坑的深度范圍從幾個(gè)微米至幾百微米，具體值可根據(jù)微結(jié)構(gòu)層面積的大小以及XeF2氣體腐蝕硅的速率來(lái)選擇；②制作錨及微結(jié)構(gòu)層在硅表面采用熱氧化制作氧化硅，凹坑內(nèi)四周的氧化硅充當(dāng)了錨作用，而硅表面的氧化硅則可作為結(jié)構(gòu)層，或采用其它方法另外制作結(jié)構(gòu)層，光刻并圖形化，制作出所需的微結(jié)構(gòu)層、去膠；③釋放微結(jié)構(gòu)層X(jué)eF2氣體腐蝕硅釋放微結(jié)構(gòu)層。
8.按權(quán)利要求7所述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于薄膜狀的錨橫截面為矩形和梯形中一種。
9.按權(quán)利要求7所述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于所述的保護(hù)層材料為SiO2、SiNx、SiC、Au、Al、Cr、光刻膠或其他不能被XeF2氣體腐蝕的材料。
10.按權(quán)利要求1～7所述的二氟化氙氣體腐蝕過(guò)程中錨的制作方法，其特征在于所述的填充層材料為多晶硅、非晶硅、光刻膠或聚酰亞胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種XeF
文檔編號(hào)H01L21/02GK1807221SQ200510112298
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者馮飛, 熊斌, 楊廣立, 王躍林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所