[發明專利]斜槽刻蝕方法

有效

• 申請號: 201410737528.7
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN105712291B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 李成強
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 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

本發明提供一種斜槽刻蝕方法，其包括以下步驟：向反應腔室內通入SF₆、O₂和C₄F₈作為刻蝕氣體，并開啟上電極電源和下電極電源，以在硅片的待刻蝕表面上刻蝕斜槽；其中，下電極電源為低頻電源；下電極電源的下電極功率、反應腔室的腔室壓強以及SF₆、O₂和C₄F₈的流量的設置方式為：提高下電極功率、腔室壓強和O₂的流量，同時降低SF₆和C₄F₈的流量，以使得斜槽的側壁平直，同時提高刻蝕速率。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，特別涉及一種斜槽刻蝕方法。

背景技術

隨著MEMS器件和MEMS系統被越來越廣泛地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技術中最炙手可熱的工藝之一。硅槽的刻蝕工藝是一種常見的刻蝕工藝，基于不同的應用，對硅槽形貌的要求也不同。例如，在封裝領域中，通常需要獲得側壁傾斜的硅槽形貌，以滿足后續的其他工藝需求。通常，為了便于后道的PVD填充，一般要求硅槽側壁的傾斜角度在56°左右，同時對硅槽側壁的平直度也有一定要求，以保證器件的性能和穩定。

現有的斜槽刻蝕方法是采用SF₆、C₄F₈和O₂的混合氣體作為刻蝕氣體在硅片上單步刻蝕斜槽。其主要特點為：上電極電源和下電極電源均采用頻率為13.56MH_Z的高頻射頻源，且在腔室壓強較低的條件下，通過采用較大的SF₆和O₂的流量比以及較小的偏壓功率，實現斜槽的刻蝕形貌。典型的工藝參數為：腔室壓強為50mT；SF₆的氣流量為500sccm；C₄F₈的氣流量為100sccm；O₂的氣流量為30sccm；激勵功率為2500W；偏壓功率為10W。圖1為采用現有的斜槽刻蝕方法獲得的斜槽的電鏡掃描圖。由圖1可知，上述斜槽刻蝕方法在實際應用中存在以下缺陷：

其一，由于現有的斜槽刻蝕方法采用較大的SF₆和O₂的流量比，即，SF₆的流量相對較大，而O₂的流量相對較小，導致SF₆所起到的各向同性刻蝕作用較強，而O₂所起到的側壁保護作用較弱，從而造成獲得的斜槽的側壁不夠平直。

其二，由于現有的斜槽刻蝕方法采用較低的腔室壓強，導致氣體的離化率較低、F離子的濃度較低，從而造成刻蝕速率較低，只有9μm/min。另外，由于C₄F₈的大量加入，這增強了其所起到的沉積作用，進一步降低了刻蝕速率。

其三，由于C₄F₈的大量加入，由其產生的CF基團自掩膜效應會使得斜孔側壁粗糙。同時，較高的離子轟擊能量也會使得斜孔側壁粗糙。

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，提出了一種斜槽刻蝕方法，其不僅可以使獲得的斜槽的側壁光滑平直，而且還可以提高刻蝕速率，從而既滿足了對斜槽的刻蝕形貌的要求，又提高了工藝效率。

為實現本發明的目的而提供一種斜槽刻蝕方法，包括以下步驟：

向反應腔室內通入SF₆、O₂和C₄F₈作為刻蝕氣體，并開啟上電極電源和下電極電源，以在硅片的待刻蝕表面上刻蝕斜槽；其中，