提供了一种在等离子体处理室中将特征蚀刻到位于掩膜之下的硅衬底中的方法。通过所述掩膜蚀刻硅衬底，其包含多个循环，其中每个循环包含侧壁沉积阶段和蚀刻阶段。该侧壁沉积阶段包括：向该等离子体处理室中提供包括含硅化合物气体以及氧气、氮气或者NOx中的至少一种的侧壁沉积阶段气体流；在该等离子体处理室中由该侧壁沉积阶段气体形成等离子体；以及停止向该等离子体处理室提供该侧壁沉积气体流。该蚀刻阶段包括：提供包含卤素成分的蚀刻气体流；在该等离子体处理室由该蚀刻气体形成等离子体；以及停止提供蚀刻气体流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及经由掩膜通过蚀刻硅层而在半导体晶片上获得结构的方法。
技术介绍
从成像产品和存储器至高速逻辑电路以及高压器件产品等各种
都使用含硅(Si)通孔和Si沟槽的硅半导体。一种新兴的主要依赖于通过硅半导体晶片形成的通孔(TSVs)的技术是三维(3D)集成电路(1C)。通过堆叠变薄的半导体晶圆芯片并且通过利用通硅通孔(TSVs)使所述变薄的半导体晶圆芯片交互而创造3D 1C。另ー种新兴的依赖于刻入硅半导体晶片(Si深沟槽)中的沟槽的技术是功率(power)器件
技术实现思路
为了实现前述意图，并且根据本专利技术的目的，提供了一种在等离子体处理室中将特征蚀刻到位于掩膜之下的诸如结晶硅晶片或者多晶硅等硅衬底中的方法。通过掩膜蚀刻硅衬底，其包含多个循环，其中每个循环包含侧壁沉积阶段和蚀刻阶段。该侧壁沉积阶段包括向等离子体处理室中提供包括含硅化合物气体以及氧气、氮气或者NOx中的至少ー种的侧壁沉积阶段气体流，其中x=l，2 ;在该等离子体处理室中由该侧壁沉积阶段气体形成等离子体；以及停止向该等离子体处理室提供该侧壁沉积气体流。该蚀刻阶段包括向该等离子体处理室中提供包含卤素成分的蚀刻气体流；在该等离子体处理室由该蚀刻气体形成等离子体；以及停止向等离子体处理室提供蚀刻气体流。在本专利技术的另ー示例中，提供了一种在等离子体处理室中将特征蚀刻到位于掩膜下的硅衬底中的方法。通过掩膜蚀刻该硅衬底包括至少10个循环，其中每个循环包含侧壁沉积阶段和蚀刻阶段。该侧壁沉积阶段包括向等离子体处理室中提供包括含硅烷气体以及氧气、氮气或者NOx中的至少ー种的侧壁沉积阶段气体流，其中X=l，2 ;在该等离子体处理室中由该侧壁沉积阶段气体形成等离子体；以及停止向该等离子体处理室提供该侧壁沉积气体流。该蚀刻阶段包括向该等离子体处理室中提供包含SF6的蚀刻气体流；在该等离子体处理室中由该蚀刻气体形成等离子体；以及停止向该等离子体处理室提供该蚀刻气体流。在本专利技术的另ー示例中，提供了用于选择性蚀刻位于掩膜下的硅衬底的装置。提供了一种等离子体处理室，其包括形成等离子体处理室封壳的室壁；用于在该等离子体处理室封壳内支撑晶片的衬底支撑件；用于调节该等离子体处理室封壳内的压强的压强调节器；用于提供功率至该等离子体处理室封壳以维持等离子体的至少ー个电极；用于提供气体至该等离子体处理室封壳内的气体入口 ；以及用于从该等离子体处理室封壳内排放气体的气体出口。气体源与该气体入口流体连通并且包含含硅化合物气体源，氧气、氮气或者NOx气体源，以及齒素成分气体源。控制器可控地连接到所述气体源和所述至少ー个电极上，并且包括至少ー个处理器和计算机可读介质。该计算机可读介质包括用于通过掩膜蚀刻硅衬底的计算机可读代码，该蚀刻包括多个循环，其中每个循环包括用于提供侧壁沉积阶段的计算机可读代码和用于提供蚀刻阶段的计算机可读代码，该用于提供侧壁沉积阶段的计算机可读代码包括用于向等离子体处理室中提供包括来自所述含硅化合物气体源的含硅化合物气体以及来自所述氧气、氮气或者NOx (其中x=l，2)气体源中的氧气、氮气或者NOx中的至少ー种的侧壁沉积阶段气体流的计算机可读代码，用于在等离子体处理室中由该侧壁沉积阶段气体形成等离子体的计算机可读代码，以及用于停止向该等离子体处理室提供该侧壁沉积气体流的计算机可读代码；该用于提供蚀刻阶段的计算机可读代码包括用于向该等离子体处理室中提供包含来自所述卤素成分气体源的卤素成分的蚀刻气体 流的计算机可读代码，用于在该等离子体处理室由该蚀刻气体形成等离子体的计算机可读代码，以及用于停止向该等离子体处理室提供该蚀刻气体流的计算机可读代码。下面将在本专利技术的具体实施方式中结合附图对本专利技术的这些以及其他特征进行更详细的描述。附图说明本专利技术在附图中通过示例而非限制的方式进行说明，附图中相似的參考数字指的是相似的元件，其中图I是本专利技术的实施方式的流程图。图2A-D是使用本专利技术的エ艺形成特征的示意图。图3是可以用于本专利技术的实施方式中的等离子体处理室的示意图。图4A-B是可以在实施本专利技术的过程中使用的计算机系统的示意图。图5是侧壁沉积阶段的更详细的流程图。图6是蚀刻阶段的更详细的流程图。具体实施例方式现在将參考如附图中所阐释的本专利技术的一些优选的实施方式详细描述本专利技术。在以下的描述中，提出许多具体细节以提供对本专利技术的全面的理解。然而对本领域技术人员而言，显而易见，没有这些具体细节的一些或者全部本专利技术也可以实现。在其它示例中，没有详细描述公知的エ艺步骤和/或结构以免不必要地使本专利技术难以理解。在蚀刻通硅通孔(TSVs)和Si深沟槽的过程中，最普遍使用的エ艺是Boschエ艺。在Boschエ艺中，C4F8沉积步骤和SF6蚀刻步骤是交替的。在该C4F8沉积步骤中，沉积有机聚合物层，以便保护通孔(和沟槽)的侧壁。在该SF6蚀刻步骤中，由SF6蚀刻Si以形成通孔或者沟槽轮廓(profile)。蚀刻率与蚀刻压強、SF6流率以及蚀刻时间成正比。问题是，当所述蚀刻因素中的任何一个增加吋，由C4F8形成的侧壁有机聚合物保护就不再保留。因此，在弓形轮廓和楔形轮廓之间就存在显著的权衡问题。当蚀刻相对高深宽比特征时，该权衡问题是更明显的。使用稳定状态エ艺蚀刻具有低深宽比的TSVs和Si深沟槽。在稳定状态TSVs和Si深沟槽蚀刻中，通常使用SF6和O2混合物。在TSVs和Si深沟槽蚀刻中，氧气与特征侧壁硅反应形成硅氧化物，因此侧壁受到保护，并且弓形的轮廓最小化。另外，足够的氧气运行以提高蚀刻率，因为Si与O2反应促进了 SiF气体的形成。使用太多的O2是有害的，因为其氧化了侧壁，从而使エ艺进展到更接近蚀刻停止。图I是本专利技术的实施方式的高级流程图。在该实施方式中，诸如光刻胶等图案化的掩膜形成于硅层之上(步骤104)。将硅晶片放置在等离子体处理室中(步骤108)。将该硅层进行气体调节循环蚀刻(步骤112)。该气体调节循环蚀刻包括多个循环，其中每个循环包括层沉积阶段(步骤116)和蚀刻阶段(步骤120)。该层沉积阶段使用包含硅化合物以及至少另ー种包含氧气、氮气或者NOx (其中x=l，2，或者3)的气体的沉积气体。硅化合物是含硅气体类型。该蚀刻阶段包含蚀刻硅的化合物。然后将该掩膜剥离(步骤124)。接着将晶片从该等离子体处理室中移除(步骤128)。在本专利技术的实施方式的一个示例中，将被蚀刻的特征是通半导体晶片通孔(TSVs)0在该示例中，掩膜是在硅晶片上的图案化的光刻胶掩膜(步骤104)。该掩膜可以是有机的(如光刻胶)或者是无机的(如氧化物材料，硅氮化物等)。图2A是硅晶片208的剖面示意图，在硅晶片208上已经形成了图案化的有机掩膜204。诸如抗反射涂层(ARC)等ー个或多个中间图案化层可以被设置在硅晶片(衬底)208和图案化有机掩膜204之间以改善掩膜图案化工艺。 硅晶片208放置在处理工具中(步骤108)。图3示意性地图解了等离子体处理系统300的ー个示例，该等离子体处理系统300可以用于执行根据本专利技术的一个实施方式蚀刻硅晶片的エ艺。该等离子体处理系统300包括等离子体反应器302，在等离子体反应器302中具有等离子体处理室304。通过匹配网络308调谐的等离子体电源306将功率供给至位于窗本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：朝生强，卡梅利娅·鲁苏，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：
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