反应离子刻蚀(RIE)作为微加工技术中的核心工艺环节,对半导体器件制造有着重要影响。其外延的深反应离子刻蚀(DRIE)结合了物理和化学反应从晶圆表面去除材料的过程,实现对深窄结构的高速蚀刻,成为构筑微机电系统(MEMS)必不可少的工艺环节。当前,基于微桌面的微加工设备作为一个新兴的应用技术正逐渐活跃起来。其中进一步配合微桌面加工系统刻蚀设备,研究开发灵活简单的刻蚀工艺就显得十分重要。本文结合对微桌面加工系统中的刻蚀设备试制,对DRIE工艺进行了研究与探索。具体研究内容如下:(1)对微桌面加工系统中的深硅刻蚀设备进行了结构优化和试制。不同于大型商业化设备,该设备为保持腔室内部结构的灵活性,蚀刻系统被设计成具有改变气体分配喷头,ICP线圈和衬底卡盘组件的间距的能力。设计并研究了多元混合气体对硅刻蚀的影响。(2)研究了 SF6/O2、SF6/C4F8、SF6/Ar三种二元混合气体对Si刻蚀的影响。研究表明,将02加入SF6中会增加氟自由基的密度进而增大刻蚀速率,同时生成的SixOyFz会钝化基底表面得到各向异性的刻蚀轮廓。最佳的氧气含量是33.3%,刻蚀速率为2.4 μm/min。将适量的C4F8加入SF6中会使刻蚀与钝化形成化学平衡进而得到良好的各向异性轮廓。将Ar加入SF6中可以有效提高刻蚀速率(2.8 μm/min),同时会降低沟槽底部的粗糙度。(3)在二元混合气体刻蚀研究的基础上,研究了 C4F8/SF6/O2三元混合气体对Si刻蚀的影响。研究表明,将少量的C4F8加入SF6/02混合气体中不仅提高了刻蚀速率(3.5 μm/min),还得到了垂直度较高的侧壁,同时选择比和沟槽底部的光滑度也得到了提高。将Ar加入SF6/C4F8混合气体中仅略微提高了刻蚀速率,但是却降低了各向异性。将Ar加入SF6/02混合气体中提高了刻蚀速率,在Ar含量为30%时,刻蚀速率达到最大3.3 μm/min。Ar的加入也会改善SF6/02刻蚀中出现的“黑硅”现象。