深硅刻蝕方法和用于深硅刻蝕的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，涉及一種深硅刻蝕方法和一種用于深硅刻蝕的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微機(jī)電器件和微機(jī)電系統(tǒng)被越來越廣泛的應(yīng)用于汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域，以及硅通孔刻蝕技術(shù)在未來封裝領(lǐng)域的廣闊前景，干法等離子體深硅刻蝕工藝逐漸成為微機(jī)電系統(tǒng)加工領(lǐng)域及硅通孔刻蝕技術(shù)中最炙手可熱工藝之一。
[0003]目前主流的深硅刻蝕工藝為博世工藝或在博世工藝上進(jìn)行的優(yōu)化。其主要特點(diǎn)為:整個(gè)刻蝕過程為一個(gè)循環(huán)單元的多次重復(fù)，該循環(huán)單元包括刻蝕步驟和沉積步驟，即整個(gè)刻蝕過程是刻蝕步驟與沉積步驟的交替循環(huán)。其中刻蝕步驟的工藝氣體為SF6 (或者SF6與含氧化合物)，該氣體刻蝕硅基底盡管具有很高的刻蝕速率，但由于是各項(xiàng)同性刻蝕，因此很難控制側(cè)壁形貌。為了對(duì)減少對(duì)側(cè)壁的刻蝕，該工藝加入了沉積步:在側(cè)壁沉積一層聚合物(通常為CFx)保護(hù)薄膜來保護(hù)側(cè)壁不被刻蝕，從而得到在縱深方向上(垂直方向)的刻蝕剖面。
[0004]一種典型的深硅刻蝕設(shè)備的反應(yīng)腔室如圖1所示。在進(jìn)行深硅刻蝕工藝時(shí)，基片10被傳入腔室30內(nèi)，將基片10放置在卡盤20上，當(dāng)卡盤20完成對(duì)基片10的吸附后，工藝氣體(包括刻蝕工藝氣體，通常為SF6，和沉積工藝氣體，通常為CFx)經(jīng)過氣路通入工藝腔室，在射頻線圈40的作用下，對(duì)工藝氣體施加射頻功率，使之產(chǎn)生等離子體(包括刻蝕等離子體和沉積等離子體)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基片10的刻蝕或沉積。在刻蝕步驟中，在基片10上形成溝槽，在相鄰兩道刻蝕步驟之間的沉積步驟中，CFx形成有機(jī)聚合物沉積在溝槽的側(cè)壁上，從而對(duì)溝槽的側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)。
[0005]但是刻蝕步驟中用的SF6等離子體有很強(qiáng)的電負(fù)性，而沉積不中中用CFx等離子體電負(fù)性較弱，因此SF6等離子體和CFx等離子體的分布有很大的區(qū)別。在上述啟輝裝置條件下，強(qiáng)電負(fù)性SF6等離子體在晶片上方的分布基本上是中心密度低，邊緣比中心強(qiáng)，形成馬鞍型形狀。而較弱電負(fù)性CFx等離子體在晶片上方是中心密度高，邊緣密度低，與SF6的等離子體分布相反。因此，沉積在溝槽側(cè)壁上的有機(jī)聚合物厚度并不均勻，導(dǎo)致溝槽刻蝕形貌較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種深硅刻蝕方法和一種用于深硅刻蝕的設(shè)備，利用所述深硅刻蝕方法可以獲得刻蝕形貌好、深寬比大的溝槽。
[0007]作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種深娃刻蝕方法，該深娃刻蝕方法包括對(duì)設(shè)置在反應(yīng)腔內(nèi)的基片進(jìn)行多次等離子刻蝕的步驟以在所述基片上形成溝槽，直至該溝槽的深度達(dá)到預(yù)定值，其中，所述深硅刻蝕方法還包括，在相鄰兩次等離子刻蝕步驟之間進(jìn)行原子層沉積的步驟，以使得所述溝槽的側(cè)壁上覆蓋有保護(hù)薄膜。
[0008]優(yōu)選地，所述保護(hù)薄膜為Al2O315
[0009]優(yōu)選地，進(jìn)行所述等離子刻蝕的步驟的同時(shí)，向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入Cl2。
[0010]優(yōu)選地，所述保護(hù)薄膜為Si02。
[0011]優(yōu)選地，所述深硅刻蝕方法包括持續(xù)地向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入第一前驅(qū)體，在所述原子層沉積步驟中，向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入第二前驅(qū)體，使得所述第一前驅(qū)體和所述第二前驅(qū)體在所述原子層沉積步驟中生成所述保護(hù)薄膜。
[0012]優(yōu)選地，每次對(duì)所述基片進(jìn)行原子層沉積的步驟包括多個(gè)間隔的沉積周期，每個(gè)沉積周期包括交替地向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入所述第一前驅(qū)體和第二前驅(qū)體，該第一前驅(qū)體和第二前驅(qū)體用于在所述原子層沉積步驟中生成所述保護(hù)薄膜。
[0013]作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于深硅刻蝕的設(shè)備，該設(shè)備包括具有反應(yīng)腔的腔室、刻蝕工藝氣體源和等離子體發(fā)生裝置，所述反應(yīng)腔用于盛放基片，所述刻蝕工藝氣體源提供的工藝氣體能夠經(jīng)過所述等離子體發(fā)生裝置進(jìn)入所述反應(yīng)腔內(nèi)部，以對(duì)所述基片進(jìn)行刻蝕，其中，所述設(shè)備還包括前驅(qū)體源，該前驅(qū)體源能夠與所述反應(yīng)腔相通，以能夠在所述基片上進(jìn)行原子層沉積形成保護(hù)薄膜。
[0014]優(yōu)選地，所述前驅(qū)體源包括第一前驅(qū)體源和第二前驅(qū)體源，所述第一前驅(qū)體源提供的第一前驅(qū)體能夠經(jīng)過所述等離子體發(fā)生裝置進(jìn)入所述反應(yīng)腔內(nèi)部。
[0015]優(yōu)選地，所述設(shè)備包括第一導(dǎo)管，所述等離子體發(fā)生裝置包括套在所述第一導(dǎo)管外部的射頻線圈，所述第一導(dǎo)管能夠?qū)⑺隹涛g工藝氣體源和所述第一前驅(qū)體源與所述反應(yīng)腔連通。
[0016]優(yōu)選地，所述設(shè)備包括第二導(dǎo)管，該第二導(dǎo)管能夠?qū)⑺龅诙膀?qū)體源與所述反應(yīng)腔連通。
[0017]優(yōu)選地，所述設(shè)備包括選擇機(jī)構(gòu)，該選擇機(jī)構(gòu)使得所述第一導(dǎo)管和所述第二導(dǎo)管交替地與所述反應(yīng)腔相通。
[0018]優(yōu)選地，所述選擇機(jī)構(gòu)包括隔板和擋氣板，所述隔板上設(shè)置有對(duì)應(yīng)于所述第一導(dǎo)管的第一通孔和對(duì)應(yīng)于所述第二導(dǎo)管的第二通孔，所述隔板將所述腔室分隔層隔離腔和所述反應(yīng)腔，所述擋氣板上設(shè)置有與所述第一通孔對(duì)應(yīng)的第三通孔和與所述第二通孔對(duì)應(yīng)的第四通孔，所述擋氣板能夠在第一位置和第二位置之間滑動(dòng)，當(dāng)所述擋氣板在所述第一位置時(shí)，所述第一通孔和所述第三通孔相通，所述第二通孔和所述第四通孔錯(cuò)開，當(dāng)所述擋氣板在所述第二位置時(shí)，所述第二通孔與所述第四通孔相通，所述第一通孔與所述第三通孔錯(cuò)開。
[0019]優(yōu)選地，當(dāng)所述擋氣板在所述第二位置時(shí)，該擋氣板將所述第一導(dǎo)管密封。
[0020]優(yōu)選地，所述選擇機(jī)構(gòu)還包括能夠使得所述第一導(dǎo)管沿該第一導(dǎo)管的軸線方向上下移動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)模塊和使得所述擋氣板沿所述隔板滑動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)模塊。
[0021]優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)管的上部設(shè)置有法蘭，所述等離子體發(fā)生裝置包括射頻線圈，該射頻線圈套在所述第一導(dǎo)管的上部，且設(shè)置在所述法蘭上，所述第一驅(qū)動(dòng)模塊還包括套在所述第一導(dǎo)管的上部的波紋管，該波紋管位于所述法蘭和所述腔室的頂面之間。
[0022]優(yōu)選地，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)軸、凸輪、一對(duì)限位件和第二電機(jī)，所述第二電機(jī)固定在所述腔室的頂壁上，所述驅(qū)動(dòng)軸的一端與所述凸輪相連，另一端與所述第二電機(jī)相連，所述一對(duì)限位件設(shè)置在所述擋氣板的上表面上，當(dāng)所述擋氣板處于第一位置時(shí)，所述一對(duì)限位件分別位于所述凸輪的兩側(cè)，且與所述凸輪的側(cè)表面相接觸。
[0023]優(yōu)選地，所述隔板上設(shè)置有導(dǎo)向滑槽，所述擋氣板能夠在所述導(dǎo)向滑槽內(nèi)移動(dòng)。
[0024]優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括沖洗氣體源，該沖洗氣體源與所述第二導(dǎo)管相通，所述隔離腔的側(cè)壁上設(shè)置有與外界選擇性相通的出氣孔。
[0025]在本發(fā)明中，利用原子層沉積的自抑制特性，可以在基片的溝槽側(cè)壁上形成均勻的保護(hù)薄膜，從而可以在刻蝕過程中獲得較好的刻蝕形貌，并且可以刻蝕得到深寬比較高的溝槽。
【附圖說明】
[0026]附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0027]圖1是展示現(xiàn)有的用于深硅刻蝕的設(shè)備的示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明所提供的深硅刻蝕方法的流程圖；
[0029]圖3是在本發(fā)明所提供的深硅刻蝕方法的一種實(shí)施方式中，刻蝕工藝氣體、第一前驅(qū)體、第二前驅(qū)體、沖洗氣體和等離子體發(fā)生裝置的時(shí)序圖；
[0030]圖4是在本發(fā)明所提供的深硅刻蝕方法的另一種實(shí)施方式中，刻蝕工藝氣體、第一前驅(qū)體、第二前驅(qū)體、沖洗氣體和等離子體發(fā)生裝置的時(shí)序圖；
[0031]圖5a是本發(fā)明所提供的用于深硅刻蝕的設(shè)備處于第一位置時(shí)的主剖