[發明專利]基片刻蝕方法及基片處理設備

有效

• 申請號: 201110424013.8
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN103159163A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 韋剛;王春;李東三
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;C23F1/12;C23F1/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，特別涉及一種基片刻蝕方法及基片處理設備。

背景技術

隨著MEMS器件和MEMS系統被越來越廣泛的應用于汽車和消費電子領域，以及TSV通孔刻蝕(Through?Silicon?Etch)技術在未來封裝領域的廣闊前景，干法等離子體深硅刻蝕工藝逐漸成為MEMS加工領域及TSV技術中最炙手可熱工藝之一。

深硅刻蝕工藝相對于一般的硅刻蝕工藝，主要區別在于：深硅刻蝕工藝的刻蝕深度遠大于一般的硅刻蝕工藝，深硅刻蝕工藝的刻蝕深度一般為幾十微米甚至可以達到上百微米，而一般硅刻蝕工藝的刻蝕深度則小于1微米。要刻蝕厚度為幾十微米的硅材料，就要求深硅刻蝕工藝具有更快的刻蝕速率，更高的選擇比及更大的深寬比。

目前主流的深硅刻蝕工藝為德國Robert?Bosch公司發明的Bosch工藝或在Bosch工藝上進行的優化。其主要特點為：整個刻蝕過程為一個循環單元的多次重復，該循環單元包括刻蝕步驟和沉積步驟，即整個刻蝕過程是刻蝕步驟與沉積步驟的交替循環。其中刻蝕步驟的工藝氣體為SF₆，該氣體刻蝕硅基底盡管具有很高的刻蝕速率，但由于是各項同性刻蝕，因此很難控制側壁形貌。因此，為了對減少對側壁的刻蝕，在刻蝕的過程中加入了沉積步驟，在側壁沉積一層聚合物保護膜來保護側壁不被刻蝕，從而得到只在垂直面上的刻蝕。

現有技術的缺點是，由于刻蝕步驟和沉積步驟是交替循環進行的，因此最終導致側壁不平滑，工藝結果不理想。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決側壁不平滑，工藝結果不理想的缺陷。

為達到上述目的，本發明一方面提出了一種基片刻蝕方法，包括以下步驟：S1：待處理的基片放入反應腔室；S2：向所述反應腔室輸入刻蝕氣體；S3：開啟激勵電源以在所述反應腔室內產生等離子體；S4：開啟偏壓電源以向所述基片施加偏壓功率；S5：關閉所述偏壓電源且同時向所述反應腔室內輸入沉積氣體；S6：停止向所述反應腔室內輸入沉積氣體且同時開啟所述偏壓電源；S7：重復步驟S5-S6直至完成刻蝕工藝。

在本發明的一個實施例中，在開啟偏壓電源期間逐漸增加所述刻蝕氣體的流量和/或所述激勵電源的功率，且在關閉所述偏壓電源功率期間逐漸減小所述刻蝕氣體的流量和/或所述激勵電源的功率。在本實施例中，還可以包括逐步增加所述偏壓功率，逐步減小所述沉積氣體的流量，以及逐步增加所述偏壓電源的開關頻率。

在本發明的一個實施例中，在開啟偏壓電源時，采用固定匹配或固定匹配加頻率掃描的方式對所述激勵電源與所述偏壓電源進行匹配。

在本發明的一個實施例中，所述激勵電源為等離子體射頻源。

本發明另一方面還提出一種基片處理設備，包括：反應腔室；刻蝕氣體控制器，所述刻蝕氣體控制器用于將刻蝕氣體輸入至所述反應腔室且控制輸入至反應腔室內的刻蝕氣體的流量；激勵電源，所述激勵電源用于向所述反應腔室內的刻蝕氣體施加功率以在所述反應腔室內產生等離子體；偏壓電源，所述偏壓電源用于向基片施加偏壓功率；沉積氣體控制器，所述沉積氣體控制器用于將沉積氣體輸入至所述反應腔室且控制輸入所述反應腔室內的沉積氣體流量；和控制器，所述控制器分別與所述刻蝕氣體控制器、所述激勵電源、所述偏壓電源和所述沉積氣體控制器相連，所述控制器用于在基片處理過程中控制所述激勵電源始終處于開啟狀態、控制所述刻蝕氣體控制器始終向所述反應腔室內輸入刻蝕氣體、在開啟偏壓電源的同時控制所述沉積氣體控制器停止向所述反應腔室內輸入沉積氣體，且在關閉所述偏壓電源的同時控制所述沉積氣體控制器向所述反應腔室通入沉積氣體。

在本發明的一個實施例中，所述控制器控制所述刻蝕氣體控制器和所述激勵電源在所述偏壓電源開啟期間逐步增加所述氣體的流量和/或所述激勵電源的功率，且在所述偏壓電源關閉期間逐步減小所述氣體的流量和/或所述激勵電源的功率。

在本發明的一個實施例中，所述控制器控制所述偏壓電源逐步增加功率。

在本發明的一個實施例中，所述控制器控制所述沉積氣體控制器逐步減小所述沉積氣體的流量。

在本發明的一個實施例中，所述控制器控制所述偏壓電源的開關頻率逐步增加。

在本發明的一個實施例中，所述控制器在開啟偏壓電源時控制所述激勵電源和偏壓電源采用固定匹配或固定匹配加頻率掃描的方式匹配。

在本發明的一個實施例中，所述激勵電源為等離子體射頻源。