一种在硅基底刻蚀通孔的方法技术

本发明专利技术公开了一种在硅基底刻蚀通孔的方法，所述方法利用光刻胶作为掩膜替代了现有技术中的硬掩膜，避免了多个掩膜层间的图形转移可能会造成关键尺寸的变化，简化了刻蚀工艺，节省了成本，同时为了保证采用光刻胶作为掩膜与硅基底有足够的选择比，本发明专利技术采用CO和/或CO2代替易与光刻胶发生反应的氧气为沉积保护层的反应提供氧自由基。维持等离子体刻蚀室内的O2低于5%，以提高了光刻胶掩膜层和硅基底的选择比，同时CO和/或CO2解离出的C自由基等粒子在光刻胶表面形成一层保护层，防止氧自由基与光刻胶发生反应。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，所述方法利用光刻胶作为掩膜替代了现有技术中的硬掩膜，避免了多个掩膜层间的图形转移可能会造成关键尺寸的变化，简化了刻蚀工艺，节省了成本，同时为了保证采用光刻胶作为掩膜与硅基底有足够的选择比，本专利技术采用CO和/或CO2代替易与光刻胶发生反应的氧气为沉积保护层的反应提供氧自由基。维持等离子体刻蚀室内的O2低于5%，以提高了光刻胶掩膜层和硅基底的选择比，同时CO和/或CO2解离出的C自由基等粒子在光刻胶表面形成一层保护层，防止氧自由基与光刻胶发生反应。【专利说明】
本专利技术涉及半导体基片处理
，尤其涉及一种刻蚀硅基底基片的
。
技术介绍
半导体制造
中，经常需要在硅衬底或者其它硅材料上构图刻蚀形成孔洞，现有技术中，通常都是采用干法的RIE刻蚀技术、通过含F元素的气体产生F等离子体(Plasma)来刻蚀娃材料,例如,在 MEMS ( (Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)和3D封装技术等领域，通常需要进行体硅刻蚀形成深度达到几百微米的深硅通孔(Through-SiIicon-Via, TSV),深娃通孔的刻蚀采用能产生氟离子的刻蚀气体和能提供侧壁保护的沉积气体配合进行。半导体基片刻蚀前首先要在基片表面涂覆光刻胶，利用光刻胶的准确曝光将所需的刻蚀图形转移到半导体基片的刻蚀基底上，光刻胶可以作为掩膜覆盖在刻蚀区以外的区域，保护刻蚀区以外的半导体基底不被刻蚀。在对以硅材料为基底的基片进行深孔刻蚀时，通常需要采用能产生氟离子的气体作为硅基底的刻蚀气体，由于化学反应不具有方向性，深孔刻蚀的过程中侧壁形貌很难保证光滑。为了满足深孔刻蚀的要求，通常需要在侧壁沉积保护层，以防止化学反应在通孔侧壁的各个方向进行。为了在硅深孔侧壁形成沉积保护层，现有技术中常采用硅的卤化物如SiF4或SiC14等与02反应生成氧化硅沉积在硅深孔侧壁及底部，作为钝化层，由于离子对侧壁的轰击强度较弱，F离子对硅深孔侧壁钝化层的刻蚀速率很慢，因此，在整个刻蚀过程中，横向刻蚀速率慢，具有良好的各向异性的特点。由于氧气极易与作为掩膜层的光刻胶发生反应，会降低光刻胶与目标刻蚀层的选择比，不能顺利的完成刻蚀工艺，为此，常在光刻胶与硅基底之间设置一层硬掩膜，如氧化硅层，先将待刻蚀图形转移到硬掩膜上，再将所述硬掩膜作为刻蚀硅基底的掩膜层。硬掩膜的制备需要较为复杂的步骤，首先在硅基底表面通过化学气相沉积等方法制备一定厚度的硬掩膜，再在硬掩膜上方制备光刻胶涂层；在光刻胶表面准确曝光得到所要刻蚀的图形后，需要将所述图形先转移到所述硬掩膜上并对光刻胶进行移除，然后以所述硬掩膜作为掩膜对硅基底进行刻蚀，刻蚀完成后还需要将所述硬掩膜移除。上述工艺复杂且费用高昂，不利于成本控制，而且多个掩膜层间的图形转移可能会造成关键尺寸的变化，影响基片刻蚀的准确性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了，所述硅基底表面涂覆有光刻胶掩膜层，所述的刻蚀方法在等离子体刻蚀室内进行，所述方法包括下列步骤:提供含氟的第一气体到等离子体刻蚀室内，所述第一气体用于对硅基底进行刻蚀；提供含硅的第二气体到等离子体刻蚀室内，所述的第二气体还包括碳氧化合物，所述第二气体中O2含量小于5%。进一步的，所述的碳氧化合物为CO、CO2中的一种或两种的混合气体，所述CO或/和 CO2 流量为 50sccm_300sccm。进一步的，所述含氟的第一气体包括SF6或NF3中的一种或两种的混合气体，所述SF6或/和NF3的气体流量范围为100sccm-500sccm。进一步的,所述第二气体包括SiF4、SiCl4中的一种或两种的混合气体,所述SiF4和/或SiCl4的气体流量范围为50sccm-300sccm。进一步的，所述第二气体中所述碳氧化合物气体的比例和所述含硅气体的比例为4:1-1:1。进一步的，所述第二气体包括NO、NO2中的一种或两种的混合气体。进一步的，所述第一气体还包括Cl2、HBr中的一种或两种的混合气体，所述Cl2和/或HBr的气体流量范围为50sccm-200sccm。进一步的，所述的等离子体刻蚀室为电感耦合等离子体刻蚀室或电子回旋共振刻蚀室。进一步的，所述的等离子体刻蚀室内的高频功率源的功率范围为500w-1000w，低频功率源的功率范围为50w-100w，所述等离子体刻蚀室内的压力范围为20mT-100mT。进一步的，所述第一气体和第二气体同时注入等离子体刻蚀室内。进一步的，所述第一气体和第二气体交替注入等离子体刻蚀室内。本专利技术的优点在于:本专利技术利用光刻胶作为掩膜替代了现有技术中的硬掩膜，避免了多个掩膜层间的图形转移可能会造成关键尺寸的变化，简化了刻蚀工艺，节省了成本，同时为了保证采用光刻胶作为掩膜与硅基底有足够大的选择比，本专利技术采用CO和/或CO2代替易与光刻胶发生反应的O2为沉积保护层的反应提供氧自由基。维持等离子体刻蚀室内的O2低于5%，以提高了光刻胶掩膜层和硅基底的选择比，同时CO和/或CO2解离出的C自由基等粒子在光刻胶表面形成一层保护层，防止氧自由基与光刻胶发生反应。【专利附图】【附图说明】图1示出本专利技术所述ICP反应室结构示意图；图2不出一种娃基底基片的结构不意图。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供，本专利技术所述的方法在等离子体刻蚀腔室内进行，特别的，由于该刻蚀反应需要的速率较快，需要在高浓度的等离子体刻蚀室内进行，如电感耦合等离子体反应室(ICP)或者电子回旋共振反应室(ECR)中进行。图1示出本实施例所述的一种电感耦合等离子体反应室的结构示意图。ICP反应腔100包括基本呈圆筒状的金属侧壁105和绝缘顶板107，构成可被抽真空器125抽真空的气密空间。基座110支撑夹盘115，所述夹盘115支撑待处理的基片120。来自射频功率源145的射频功率被施加到呈线圈状的天线140。来自气源150的处理气体被供应到反应腔内，以点燃并维持等离子，并由此对基片120进行加工。在标准电感耦合反应腔中，反应气体通过在反应腔周围的注入器/喷头130和中间的喷头135之一或者两者一同注入来供应到真空容器内。反应气体进入等离子反应腔后在射频功率源145的作用下进行解离，并在解离区155处解离生成反应所需的离子和自由基图2不出一种娃基底基片的结构不意图,娃基底104上方制备一层光刻胶掩膜层102，光刻胶掩膜层102通过准确曝光得到所要刻蚀的图形。刻蚀过程中，提供含氟的第一气体到等离子体刻蚀室100内，所述第一气体主要包括SF6或NF3中的一种或两种的混合气体，用于对硅基底进行刻蚀，本实施例选用的刻蚀气体为SF6 ;提供含硅的第二气体到等离子体刻蚀室内，所述含硅的气体包括SiF4、SiCl4中的一种或两种的混合气体，本实施例选用SiF4。所述的第二气体还包括碳氧化合物，所述的碳氧化合物为C0、C02中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在硅基底刻蚀通孔的方法，所述硅基底表面涂覆有光刻胶掩膜层，所述的刻蚀方法在等离子体刻蚀室内进行，其特征在于：所述方法包括下列步骤：提供含氟的第一气体到等离子体刻蚀室内，所述第一气体用于对硅基底进行刻蚀；提供含硅的第二气体到等离子体刻蚀室内，所述的第二气体还包括碳氧化合物，所述第二气体中O2含量小于5%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许颂临，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31