日本研究人员发布无等离子的高速硅蚀刻技术蚀刻速度40μm/分以上

据日经BP社报道，日本岩谷产业与日本京都大学副教授松尾二郎共同开发出了无等离子的高速硅蚀刻技术。反应气体使用三氟化氯（ClF3），可在室温下以40μm/分以上的速度刻蚀单结晶硅底板。优点是与现有设备相比，可简化蚀刻设备的结构和控制方法。

此次的硅深刻蚀工艺原理如下：（1）把ClF3气体由喷管（Nozzle）喷入真空设备内；（2）根据喷管（气压：10帕）和真空设备（气压：大气压以下）间的气压差，使喷管喷出的ClF3气体的分子和原子隔热膨胀，形成名为“气体团簇（Gas Cluster）”的数百万～数千万个分子集合体，然后撞击硅底板；（3）撞击时气体团簇的动能转化成热能，并发生化学反应，从而进行反应性蚀刻。

为了更容易发生化学反应，此次首次采用了此前的硅蚀刻中没有使用的ClF3。与目前硅深刻蚀中使用的CF类气体相比，ClF3的温室效应较小。

此次的技术重点是生成了动能强大的气体团簇。该技术利用了松尾的研究开发成果。普通反应性气体分子也拥有动能，但能量较小。而气体团簇是由数百万～数千万个分子集合而成的，即使只用喷管在底板上“喷射”，也能产生强大的动能。

岩谷产业已完成关键技术的原理验证，今后将与MEMS元件厂商和蚀刻设备厂商合作，以提高量产技术。该公司只要看了公开的图像，就能实现侧壁平滑的蚀刻形状。不过，该技术无法转换成基于反应性气体的等方性蚀刻，因此掩膜下方的刻蚀多少有些偏向水平方向，这与现有的干法蚀刻存在的问题一样。

在该技术中，蚀刻方向由向底板喷射的角度决定。因此，真空设备内拦截了扩散至喷管垂直方向以外的气体团簇，控制了蚀刻方向。在喷管的斜方向放置硅底板的话可以斜向刻蚀，还可使底板表面平坦。

目前，以干法刻蚀向垂直方向深刻蚀硅时，采用的是使用了反应性离子的等离子蚀刻。以博世（Bosch）工艺的反应离子蚀刻(RIE)为代表。在RIE中，通过等离子把反应性气体分解成离子，并向其施加偏压电压，使离子具有方向性后再进行蚀刻。

该方法使用了具有电能的活性化离子，因此存在着给底板造成电气特性损坏等问题。

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