[發明專利]一種斜孔刻蝕方法

在審

• 申請號: 201410652377.5
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN105590843A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 劉海鷹;蔣中偉
• 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: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

技術領域

本發明屬于微電子加工技術領域，具體涉及一種斜孔刻蝕方法。

背景技術

硅通孔技術(throughsiliconvia，以下簡稱TSV)是一種芯片互連 技術。由于TSV技術能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大，可以使 得芯片之間的互連線最短、外形尺寸最小，從而大大改善芯片速度和 低功耗的性能，因此，成為目前電子封裝技術中最先進的一種技術。

TSV工藝中包括通孔制作工序，目前主要是通過等離子體干法 刻蝕來實現刻蝕通孔，其中，通孔包括直孔和斜孔，所謂直孔是指其 內壁與其底面垂直的通孔，所謂斜孔是指其內壁相與其底面傾斜的通 孔。目前，一般采用常規的刻蝕方法實現斜孔的制作，具體地，同時 通入刻蝕氣體和沉積氣體，以使刻蝕作業和沉積作業同時進行，并通 過工藝程序控制刻蝕氣體和沉積氣體的比例來控制刻蝕與沉積比例， 從而實現斜孔的刻蝕。

然而，采用上述斜孔刻蝕方法在實際應用中不可避免地會存在 以下問題：該方法不能有效控制開口的形貌，使得斜孔的頂部形成一 個流場靜止區，在該流場靜止區內氣體進入和排出困難，因而導致氣 體滯留時間明顯延長，從而造成斜孔頂部各向同性刻蝕變得異常嚴 重，具體表現為斜孔頂部形成如圖1所示的碗狀(Bowing)形貌， 而且還會增大斜孔側壁上的粗糙度。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一 種斜孔刻蝕方法，其可以解決現有技術中斜孔頂部形成有碗狀形貌且 側壁的粗糙度高的問題，從而可以改善斜孔的形貌，進而可以提高工 藝質量。

為解決上述問題之一，本發明提供了一種斜孔刻蝕方法包括以下 步驟：第一刻蝕步驟，在硅片的待刻蝕表面上刻蝕斜孔，直至其達到 預設深度；沉積步驟，在所述斜孔的側壁和底面沉積預設厚度的聚合 物；第二刻蝕步驟，僅刻蝕所述斜孔底面上的聚合物，直至將其完全 消耗；第三刻蝕步驟，僅刻蝕所述斜孔底面，直至其達到預設深度； 重復進行上述沉積步驟和第二刻蝕步驟、第三刻蝕步驟，直至獲得目 標刻蝕深度，然后去除掉斜孔的側壁上沉積的聚合物。

其中，所述沉積步驟沉積在所述側壁上的厚度與所述斜孔的角度 大小成反比；所述斜孔的角度是指其側壁與其底面之間角度的補角。

其中，所述第一刻蝕步驟和/或所述第三刻蝕步驟的刻蝕深度與所 述斜孔側壁的平滑度成反比。

其中，在所述第一刻蝕步驟和/或第三刻蝕步驟中，對所述硅片交 替進行刻蝕作業和沉積作業，以實現刻蝕預設深度。

其中，在所述沉積步驟中，采用等離子體沉積工藝在所述斜孔的 側壁和底面上沉積聚合物。

其中，所述等離子體沉積工藝的工藝氣體包括碳氟類氣體。

其中，所述碳氟類氣體包括C₄F₈和/或C₅F₈氣體。

其中，所述等離子體沉積工藝激勵功率的范圍在300～5000W；偏 壓功率的范圍在0～50W。

其中，在所述第二刻蝕步驟中，采用等離子體刻蝕工藝刻蝕所述 斜孔底面上的聚合物。

其中，所述等離子體刻蝕工藝的工藝參數包括：激勵功率的范圍 在300～5000W；偏壓功率的范圍在10～200W。

其中，所述等離子體刻蝕工藝的工藝參數中的工藝氣體包括CF_x、 CH_xF_y、Cl₂、HBr和SF₆中的一種或者多種。

其中，所述等離子體刻蝕工藝的工藝參數還包括載氣體，且載氣 體包括Ar、N₂、He和O₂中的一種或者多種。

其中，采用濕法或者等離子體干法刻蝕去除所述斜孔側壁上的聚 合物。

本發明具有以下有益效果：