專利名稱：深反應(yīng)離子刻蝕中可動(dòng)部件的附加結(jié)構(gòu)保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，尤其是深反應(yīng)離子刻蝕中可動(dòng)部件的附加結(jié)構(gòu)保護(hù)方法。
深反應(yīng)離子刻蝕以其卓越的刻蝕深寬比、平整的刻蝕面和晶向無關(guān)性受到人們的廣泛關(guān)注。隨著技術(shù)的日漸成熟，越來越多的微機(jī)械器件制作紛紛采用這項(xiàng)技術(shù)，這使得深反應(yīng)離子刻蝕在微機(jī)械體硅工藝中占有越來越重要的地位。通常，人們是先在硅片背面腐蝕出釋放槽，然后對硅片正面進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕。在硅片穿透的同時(shí)將可動(dòng)結(jié)構(gòu)釋放。但采用這種方法往往會(huì)出現(xiàn)大量的削邊、斷梁現(xiàn)象，造成器件的成品率極低。多次實(shí)驗(yàn)表明，在同一硅片上往往同時(shí)存在刻蝕不足和過刻蝕的現(xiàn)象。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在硅片未穿透時(shí)，深反應(yīng)離子刻蝕可以得到垂直陡峭、表面平整的側(cè)壁。但由于刻蝕面積的不同或硅片本身的不均勻性，等離子流在硅片上的刻蝕速度有較大的差別，同一硅片上的穿透時(shí)間有先后，這導(dǎo)致部分可動(dòng)結(jié)構(gòu)先期釋放，由于結(jié)構(gòu)的自重或其它一些因素，先期釋放的可動(dòng)結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)震顫擺動(dòng)甚至扭轉(zhuǎn)偏斜，從而使可動(dòng)結(jié)構(gòu)側(cè)面也被等離子體流刻蝕，從而出現(xiàn)削邊、斷梁現(xiàn)象，最終導(dǎo)致器件結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的偏差甚至損毀。因此，解決深反應(yīng)離子刻蝕中可動(dòng)結(jié)構(gòu)的保護(hù)成為提高器件成品率亟待解決的關(guān)鍵問題。
本發(fā)明的目的在于針對深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在制作具有可動(dòng)結(jié)構(gòu)的器件中同一硅片上刻蝕速度不均勻以及可動(dòng)結(jié)構(gòu)釋放后受到較大破壞兩個(gè)問題，提供一種深反應(yīng)離子刻蝕中可動(dòng)部件的附加結(jié)構(gòu)保護(hù)方法，提高可動(dòng)器件制作成品率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是在設(shè)計(jì)版圖時(shí)進(jìn)行附加結(jié)構(gòu)的特別設(shè)計(jì)，使同一硅片上刻蝕速度差別得以減少，同時(shí)保證可動(dòng)結(jié)構(gòu)在刻蝕過程中不被釋放，當(dāng)全部工藝完成后，利用無損辦法將附加結(jié)構(gòu)與可動(dòng)結(jié)構(gòu)分離，釋放可動(dòng)結(jié)構(gòu)。具體可采取以下步驟1．在保持原有結(jié)構(gòu)和原有功能的基礎(chǔ)上，對器件中出現(xiàn)的大量空隙予以填充，使整個(gè)硅片上所出現(xiàn)的空隙大小大體相當(dāng)，從而保證刻蝕速度差別得以減??；2．對于需要特別保護(hù)的結(jié)構(gòu)，如懸臂梁等，采用附加小結(jié)構(gòu)與固定結(jié)構(gòu)相連，附加結(jié)構(gòu)位置以阻止梁的扭動(dòng)為原則，附加結(jié)構(gòu)寬度與整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)；3．設(shè)計(jì)釋放槽版圖時(shí)將附加小結(jié)構(gòu)考慮進(jìn)去，使得附加小結(jié)構(gòu)的下部懸空，在工藝完成后使用適當(dāng)裝置將附加懸空結(jié)構(gòu)沖斷，最終完成器件的制作。
由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1．由于可動(dòng)結(jié)構(gòu)被固定，可以充分地發(fā)揮深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)的優(yōu)勢；2．由于刻蝕速率相當(dāng)，同時(shí)可動(dòng)結(jié)構(gòu)被附加結(jié)構(gòu)固定保護(hù)，可以承受較長時(shí)間的過刻蝕而不被破壞器件，實(shí)現(xiàn)對器件的有效保護(hù)，大幅提高可動(dòng)器件的成品率；3．附加結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)以及去除需要的附加工藝對原有工藝沒有任何影響，成本低，便于操作。
下面結(jié)合


及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是帶有附加結(jié)構(gòu)的懸臂梁結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是懸臂梁制作的工藝流程示意圖。
圖3是帶有附加結(jié)構(gòu)的叉齒示意圖。
實(shí)施例1可動(dòng)懸臂梁的制作。
懸臂梁結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中懸臂梁長1000微米，寬100微米，厚30微米。由于懸臂梁較長，懸臂梁的可動(dòng)端將先釋放，將出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)致梁的損毀，因此增加附加結(jié)構(gòu)1，使可動(dòng)部分在釋放后不能自由移動(dòng)，保護(hù)梁的完整性。具體工藝流程如圖2所示1．硅片雙面氧化，生成一微米厚的氧化層；2．背面光刻，腐蝕出用于釋放可動(dòng)結(jié)構(gòu)的釋放槽，槽深二十微米；3．將硅片背面氧化層去除，與玻璃在四百攝氏度，八百伏鍵合；4．將鍵合后的硅片正面減薄，拋光到硅片厚五十微米；5．正面蒸鋁，光刻，刻蝕；6．去鋁，利用激光修阻儀刻斷特別設(shè)計(jì)的小結(jié)構(gòu)，完成。
實(shí)施例2叉齒結(jié)構(gòu)的制作。
叉齒結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖中叉齒尺寸為長200微米，寬5微米，厚10微米。由于整個(gè)叉齒結(jié)構(gòu)疏密不均，在刻蝕過程中可動(dòng)部分如果先釋放，將出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致叉齒和梁的損毀，因此增加黑色部分的附加結(jié)構(gòu)，一方面使整個(gè)結(jié)構(gòu)疏密差別減小，另一方面使可動(dòng)部分在釋放后不能自由移動(dòng)，保護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性。具體工藝流程如下，圖示參考圖21．硅片雙面氧化，生成一微米厚的氧化層；2．背面光刻，腐蝕出用于釋放可動(dòng)結(jié)構(gòu)的釋放槽，槽深二十微米；3．將硅片背面氧化層去除，與玻璃在四百攝氏度，一千伏鍵合；4．將鍵合后的硅片正面減薄，拋光到硅片厚三十微米；5．正面蒸鋁，光刻，刻蝕；6．去鋁，利用激光修阻儀刻斷小結(jié)構(gòu)，完成。
權(quán)利要求
1.一種深反應(yīng)離子刻蝕中可動(dòng)部件的附加結(jié)構(gòu)保護(hù)方法，其特征在于采取以下步驟(1)在設(shè)計(jì)版圖時(shí)進(jìn)行附加結(jié)構(gòu)的特別設(shè)計(jì)，使同一硅片上刻蝕速度差別得以減少，同時(shí)保證可動(dòng)結(jié)構(gòu)在刻蝕過程中不被釋放器件；(2)當(dāng)全部工藝完成后，利用無損辦法將附加結(jié)構(gòu)與可動(dòng)結(jié)構(gòu)分離；(3)釋放可動(dòng)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深反應(yīng)離子刻蝕中可動(dòng)部件的附加結(jié)構(gòu)保護(hù)方法，其特征在于采取以下具體步驟(1)在保持原有結(jié)構(gòu)和原有功能的基礎(chǔ)上，對器件中出現(xiàn)的大量空隙予以填充，使整個(gè)硅片上所出現(xiàn)的空隙大小大體相當(dāng)，從而保證刻蝕速度差別得以減??；(2)對于需要特別保護(hù)的結(jié)構(gòu)，如懸臂梁等，采用附加小結(jié)構(gòu)與固定結(jié)構(gòu)相連，附加結(jié)構(gòu)位置以阻止梁的扭動(dòng)為原則，附加結(jié)構(gòu)寬度與整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)；(3)設(shè)計(jì)釋放槽版圖時(shí)將附加小結(jié)構(gòu)考慮進(jìn)去，使得附加小結(jié)構(gòu)的下部懸空，在工藝完成后將附加懸空結(jié)構(gòu)沖斷，最終完成器件的制作。
全文摘要
一種深反應(yīng)離子刻蝕中可動(dòng)部件的附加結(jié)構(gòu)保護(hù)方法,其特點(diǎn)是:在設(shè)計(jì)版圖時(shí)進(jìn)行附加結(jié)構(gòu)的特別設(shè)計(jì),使同一硅片上刻蝕速度差別得以減少,同時(shí)保證可動(dòng)結(jié)構(gòu)在刻蝕過程中不被釋放;當(dāng)全部工藝完成后,利用無損辦法將附加結(jié)構(gòu)與可動(dòng)結(jié)構(gòu)分離;釋放可動(dòng)結(jié)構(gòu)。具有大幅提高可動(dòng)器件制作成品率的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1282100SQ0011959
公開日2001年1月31日 申請日期2000年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者李鐵, 熊斌, 王東平, 王躍林 申請人:中國科學(xué)院上海冶金研究所