斜槽刻蚀方法技术

本发明专利技术提供一种斜槽刻蚀方法，其包括以下步骤：向反应腔室内通入SF6、O2和C4F8作为刻蚀气体，并开启上电极电源和下电极电源，以在硅片的待刻蚀表面上刻蚀斜槽；其中，下电极电源为低频电源；下电极电源的下电极功率、反应腔室的腔室压强以及SF6、O2和C4F8的流量的设置方式为：提高下电极功率、腔室压强和O2的流量，同时降低SF6和C4F8的流量，以使得斜槽的侧壁平直，同时提高刻蚀速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，特别涉及一种斜槽刻蚀方法。
技术介绍
随着MEMS器件和MEMS系统被越来越广泛地应用于汽车和消费电子领域，以及TSV通孔刻蚀(ThroughSiliconEtch)技术在未来封装领域的广阔前景，干法等离子体深硅刻蚀工艺逐渐成为MEMS加工领域及TSV技术中最炙手可热的工艺之一。硅槽的刻蚀工艺是一种常见的刻蚀工艺，基于不同的应用，对硅槽形貌的要求也不同。例如，在封装领域中，通常需要获得侧壁倾斜的硅槽形貌，以满足后续的其他工艺需求。通常，为了便于后道的PVD填充，一般要求硅槽侧壁的倾斜角度在56°左右，同时对硅槽侧壁的平直度也有一定要求，以保证器件的性能和稳定。现有的斜槽刻蚀方法是采用SF6、C4F8和O2的混合气体作为刻蚀气体在硅片上单步刻蚀斜槽。其主要特点为：上电极电源和下电极电源均采用频率为13.56MHZ的高频射频源，且在腔室压强较低的条件下，通过采用较大的SF6和O2的流量比以及较小的偏压功率，实现斜槽的刻蚀形貌。典型的工艺参数为：腔室压强为50mT；SF6的气流量为500sccm；C4F8的气流量为100sccm；O2的气流量为30sccm；激励功率为2500W；偏压功率为10W。图1为采用现有的斜槽刻蚀方法获得的斜槽的电镜扫描图。由图1可知，上述斜槽刻蚀方法在实际应用中存在以下缺陷：其一，由于现有的斜槽刻蚀方法采用较大的SF6和O2的流量比，>即，SF6的流量相对较大，而O2的流量相对较小，导致SF6所起到的各向同性刻蚀作用较强，而O2所起到的侧壁保护作用较弱，从而造成获得的斜槽的侧壁不够平直。其二，由于现有的斜槽刻蚀方法采用较低的腔室压强，导致气体的离化率较低、F离子的浓度较低，从而造成刻蚀速率较低，只有9μm/min。另外，由于C4F8的大量加入，这增强了其所起到的沉积作用，进一步降低了刻蚀速率。其三，由于C4F8的大量加入，由其产生的CF基团自掩膜效应会使得斜孔侧壁粗糙。同时，较高的离子轰击能量也会使得斜孔侧壁粗糙。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种斜槽刻蚀方法，其不仅可以使获得的斜槽的侧壁光滑平直，而且还可以提高刻蚀速率，从而既满足了对斜槽的刻蚀形貌的要求，又提高了工艺效率。为实现本专利技术的目的而提供一种斜槽刻蚀方法，包括以下步骤：向反应腔室内通入SF6、O2和C4F8作为刻蚀气体，并开启上电极电源和下电极电源，以在硅片的待刻蚀表面上刻蚀斜槽；其中，所述下电极电源为低频电源；所述下电极电源的下电极功率、所述反应腔室的腔室压强以及所述SF6、O2和C4F8的流量的设置方式为：提高所述下电极功率、腔室压强和O2的流量，同时降低所述SF6和C4F8的流量，以使得所述斜槽的侧壁平直，同时提高刻蚀速率。优选的，所述低频电源的射频频率范围在350～450KHz，所述低频电源的脉冲频率的取值范围在500～1500Hz。优选的，所述低频电源的射频频率为430KHz，所述低频电源的脉冲频率为1000Hz，所述低频电源的占空比为30％。优选的，所述下电极功率的取值范围在20～40W。优选的，所述下电极功率为30W。优选的，所述腔室压强的取值范围在100～200mT，所述O2的流量的取值范围在100～200sccm，所述C4F8的流量的取值范围在10～50sccm，所述SF6的流量的取值范围在300～400sccm。优选的，所述腔室压强的取值范围在120～150mT，所述O2的流量为150sccm，所述C4F8的流量为30sccm，所述SF6的流量为300sccm。优选的，所述斜槽刻蚀方法所采用的冷却器温度为20～40℃。优选的，所述斜槽刻蚀方法所采用的冷却器温度为20℃。优选的，所述上电极电源的上电极功率的取值范围在2000～3000W。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的斜槽刻蚀方法，其采用SF6、O2和C4F8作为刻蚀气体，同时采用低频电源用作下电极电源，并相对于现有技术采用较高的下电极功率、腔室压强和较大的O2流量以及采用较低的SF6和C4F8的流量，也就是说，本专利技术提供的斜槽刻蚀方法在设置工艺参数时，相对于现有技术提高了下电极功率、腔室压强和O2的流量，同时减小了SF6和C4F8的流量。这样设置具有以下优势：其一，由于采用低频电源用作下电极电源，其与高频电源相比，可以增大离子的运动能量，从而可以缩短离子运动至硅片表面的时间，进而可以提高刻蚀速率。其二，通过采用较高的下电极功率，可以使侧壁表面上的副产物能够及时地脱离并排出，从而可以保证侧壁表面能够均匀地发生反应。其三，由于较高的腔室压强可以提高等离子体的密度，从而可以提高刻蚀速率，进而可以提高工艺效率。同时，在高压条件下提高O2的流量，可以在提高刻蚀气体的离化率的同时，提高对侧壁的保护作用。另外，由于在O离子充足的条件下，可以增加在刻蚀过程中产生的SiOFx的数量，这可以使侧壁顶部的流场静止区和侧壁的中下部的横向刻蚀和纵向刻蚀达到一种平衡，从而可以使侧壁倾斜且平直。其四，通过减小SF6流量，可以减弱各向同性刻蚀，从而有利于横向刻蚀和纵向刻蚀的平衡；与此同时，少量的C4F8既可以避免出现现有技术中因C4F8的大量加入而使得斜槽侧壁粗糙的问题，又可以有效避免侧壁顶部的表面弯曲的现象，从而可以使得侧壁更加平直。因此，本专利技术提供的斜槽刻蚀方法，通过相对于现有技术提高下电极功率、腔室压强和O2的流量，同时减小SF6和C4F8的流量，不仅可以使获得的斜槽的侧壁光滑平直，而且还可以提高刻蚀速率，从而既满足了对斜槽的刻蚀形貌的要求，又提高了工艺效率。附图说明图1为现有的斜槽刻蚀方法获得的斜槽的扫描电镜图；以及图2为本专利技术提供的斜槽刻蚀方法获得的斜槽的扫描电镜图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的斜槽刻蚀方法进行详细描述。本专利技术提供的斜槽刻蚀方法包括以下步骤：向反应腔室通入刻蚀气体，同时开启上电极电源和下电极电源，上电极电源用于向反应腔室施加上电极功率，以使反应腔室内的刻蚀气体激发形成等离子体；下电极电源用于向硅片施加下电极功率，以使等离子体刻蚀硅片，直至在硅片的待刻蚀表面上形成具有预定刻蚀深度的斜槽。在实际应用中，通常采用电感耦合等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斜槽刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：向反应腔室内通入SF6、O2和C4F8作为刻蚀气体，并开启上电极电源和下电极电源，以在硅片的待刻蚀表面上刻蚀斜槽；其中，所述下电极电源为低频电源；所述下电极电源的下电极功率、所述反应腔室的腔室压强以及所述SF6、O2和C4F8的流量的设置方式为：提高所述下电极功率、腔室压强和O2的流量，同时降低所述SF6和C4F8的流量，以使得所述斜槽的侧壁平直，同时提高刻蚀速率。

【技术特征摘要】
1.一种斜槽刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
向反应腔室内通入SF6、O2和C4F8作为刻蚀气体，并开启上电
极电源和下电极电源，以在硅片的待刻蚀表面上刻蚀斜槽；其中，
所述下电极电源为低频电源；
所述下电极电源的下电极功率、所述反应腔室的腔室压强以及
所述SF6、O2和C4F8的流量的设置方式为：提高所述下电极功率、
腔室压强和O2的流量，同时降低所述SF6和C4F8的流量，以使得所
述斜槽的侧壁平直，同时提高刻蚀速率。
2.如权利要求1所述的斜槽刻蚀方法，其特征在于，所述低频
电源的射频频率范围在350～450KHz，所述低频电源的脉冲频率的取
值范围在500～1500Hz。
3.如权利要求2所述的斜槽刻蚀方法，其特征在于，所述低频
电源的射频频率为430KHz，所述低频电源的脉冲频率为1000Hz，所
述低频电源的占空比为30％。
4.如权利要求1所述的斜槽刻蚀方法，其特征在于，所述下电
极功率的取值范围在20～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成强，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11