專利名稱：干法刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于制備深溝槽或深孔的干法刻蝕方法。
背景技術(shù)：
娃通孔(through silicon via)エ藝是一種新興的集成電路制作エ藝,適合用作多方面性能提升，用于無線局域網(wǎng)與手機(jī)中功率放大器，將極大的提高電路的頻率特性和功率特性。硅通孔エ藝將制作在硅片上表面的電路通過硅通孔中填充的金屬連接至硅片背面，結(jié)合三維封裝エ藝，使得IC布局從傳統(tǒng)ニ維并排排列發(fā)展到更先進(jìn)三維堆疊，這樣元件封裝更為緊湊，芯片引線距離更短，從而可以極大的提高電路的頻率特性和功率特性。硅通孔エ藝制作中，需要通過先進(jìn)的刻蝕エ藝在硅基體中制作出具有極大深寬比 (有的甚至達(dá)到50 75)的深孔或深溝槽，深孔或深溝槽深度大致為100微米或以上(見圖I)。深孔或深溝槽通?？赏ㄟ^干法刻蝕エ藝得到，由于深寬比過大，目前的エ藝所制備的硅通孔在金屬物填充深孔或深溝槽時，會有縫隙或者空洞產(chǎn)生，因?yàn)楹罄m(xù)金屬物填充時深孔或深溝槽的頂部容易閉合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種干法刻蝕方法，其適用于深寬比較大的深孔或深溝槽的制備。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的干法刻蝕方法，包括步驟一，進(jìn)行第一次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，在所述硅襯底內(nèi)刻蝕出第一溝槽；步驟ニ，接著采用第一次淀積聚合物エ藝，在所述第一溝槽內(nèi)壁上淀積聚合物；步驟三，而后進(jìn)行第一次干法刻蝕聚合物，去除所述第一溝槽底部的聚合物；步驟四，進(jìn)行第二次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，在所述第一溝槽內(nèi)進(jìn)一步刻蝕所述硅襯底形成階梯狀通孔或溝槽。本發(fā)明的干法刻蝕方法，在多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝(BOSCH)的基礎(chǔ)上，加入淀積聚合物并刻蝕聚合物的步驟，使聚合物的開ロ的尺寸(直徑)比原先刻蝕完深孔或深溝槽的尺寸小，接著繼續(xù)采用多步淀積刻蝕交替循環(huán)エ藝刻蝕深孔或深溝槽，形成開ロ逐漸變小的階梯狀的深溝槽形貌，提高其后續(xù)的金屬填充能力。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明圖I為采用現(xiàn)有技術(shù)刻蝕形成的深溝槽示意圖；圖2為本發(fā)明的ー個具體實(shí)施流程示意圖；圖3為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中形成的深溝槽示意圖。
具體實(shí)施例方式在ー個具體實(shí)施例中，包括執(zhí)行如下刻蝕步驟(參見圖2)進(jìn)行第一次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，在硅襯底內(nèi)刻蝕出第一溝槽。在該エ藝中，淀積和刻蝕的次數(shù)取決于刻蝕的深度，在整個過程中，刻蝕過程和淀積過程輪流交替進(jìn)行，刻蝕和淀積的時間一般都很短，可在O. 5秒到8秒間。在處理腔體中設(shè)置高壓力和高功率，例如腔體壓カ為50 160毫托，設(shè)備功率設(shè)為500 1600瓦，以獲得較高的刻蝕速率和淀積速率?？涛g過程中以SF6為主要刻蝕氣體，而淀積過程中，主要反應(yīng)氣體為C4F8。采用多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝所制備的溝槽，其側(cè)壁相對粗糙，但對硅通孔沒有太大影響。
接著采用第一次聚合物淀積エ藝，在第一溝槽內(nèi)壁淀積聚合物。該聚合物通常為碳硅氧聚合物，為半導(dǎo)體制備中常用的聚合物。在淀積過程中，主要反應(yīng)氣體為(；ら。在該步淀積エ藝中，可采用速率較低的淀積條件(如降低輸入氣體的流量等業(yè)界常用的手段)，主要是為了使聚合物生長的均勻性，控制尺寸的準(zhǔn)確性。通常來講，淀積在第一溝槽側(cè)壁的聚合物用于在第二次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕過程中，保護(hù)第一溝槽的側(cè)壁不被刻蝕以形成開ロ往下變小的階梯狀溝槽。因此，所淀積的聚合物的厚度，需要足夠厚至下一次溝槽刻蝕結(jié)束之前仍能保護(hù)第一溝槽側(cè)壁。而后第一次干法刻蝕聚合物去除第一溝槽底部的聚合物。這里主要是打開下一次刻蝕的窗ロ。在刻蝕過程中，主要采用以氣體SF6為主的刻蝕條件，把第一溝槽底部的聚合物去除。在刻蝕中，通過采用速率較低的條件(同樣的可為降低氣體的流量)以方便控制。因?yàn)楦煞涛g中具有各向異性的特點(diǎn)，縱向的刻蝕速率會比橫向刻蝕速率高，因此第一溝槽底部的聚合物會先被打開。該步刻蝕時間可是根據(jù)所需硅通孔尺寸大小的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常來說該次刻蝕時間不能小于把第一溝槽底部的聚合物完全打開所需要的時間，否則會使最終刻蝕無法達(dá)到深度的需求。在該次刻蝕中，也不能把深溝槽側(cè)壁的聚合物消耗完(即刻蝕后在溝槽側(cè)壁需要保留適當(dāng)厚度的聚合物)，否則不能形成階梯狀硅通孔且會帶來溝槽側(cè)壁損傷。最后進(jìn)行第二次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，在第一溝槽內(nèi)進(jìn)ー步刻蝕硅襯底以形成需要的通孔。這里也可以是需要的深溝槽。上述中第一溝槽的深度為所需溝槽或通孔的1/2高度，最終形成ー個開ロ較大的兩段階梯式，且開ロ變小的溝槽或通孔。實(shí)施例ニ的干法刻蝕方法可為采用第一次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，在硅襯底上形成第一段溝槽。而后進(jìn)行第一次重淀積聚合物，使形成的聚合物填充第一段溝槽。接著，干法刻蝕聚合物，去除第一段溝槽底部的聚合物，即形成聚合物開ロ。而后采用第二次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，形成第二段溝槽，其中第ニ段溝槽的直徑要小于第一段溝槽的直徑。而后進(jìn)行第二次重淀積聚合物，使形成的聚合物填充第一段溝槽和第二段溝槽。接著，第二次干法刻蝕聚合物，去除第二段溝槽底部的聚合物，即再次形成聚合物開ロ。最后，采用第三次深溝槽多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，形成第三段溝槽，其中第三段溝槽的直徑要小于第二段溝槽的直徑。這三段溝槽構(gòu)成最終的三段階梯式，溝槽開ロ往下變小的深溝槽(見圖3)。在上述兩個實(shí)施例中，具體的エ藝都相同。差別在于通過前三個步驟的重復(fù)執(zhí)行，形成三段階梯式的溝槽形貌。本領(lǐng)域的一般人員應(yīng)該明白，步驟一至步驟三的エ藝步驟的重復(fù)實(shí)施的次數(shù)，取決于溝槽(或深孔)的總深度和毎次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝的深度。在實(shí)施例ニ中，毎次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕的深度為1/3的總深度，故需要重復(fù)執(zhí)行一次步驟一至步驟三的エ藝步驟，即可完成整個溝槽的刻蝕。該干法刻蝕方法，適用于包含硅通孔的器件，但不僅限于這種器件。其還適用于所有的包含深溝槽エ藝的器件。 在進(jìn)行刻蝕之前，一般需要先采用光刻エ藝定義出深槽或硅通孔的位置和大小。因?yàn)楣饪棠z要經(jīng)受后續(xù)的多次刻蝕，故需要足夠的厚度，一般達(dá)到3微米以上。本發(fā)明的干法刻蝕エ藝形成階梯形的深孔或深溝槽，能増加后續(xù)金屬物的填充，即從深孔或深溝槽的底部到頂部金屬物淀積厚度由薄到厚。其主要是在多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝(BOSCH)中，加入重淀積聚合物步驟，并刻蝕聚合物，使聚合物的開ロ的尺寸(直徑)比原先刻蝕完深孔或深溝槽的尺寸小，接著繼續(xù)多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕深孔或深溝槽。階梯數(shù)目可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.ー種干法刻蝕方法，適用于通孔或溝槽的制備，其特征在于，包括 步驟一，進(jìn)行第一次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，在所述硅襯底內(nèi)刻蝕出第ー溝槽； 步驟ニ，接著采用第一次淀積聚合物エ藝，在所述第一溝槽內(nèi)壁上淀積聚合物； 步驟三，而后進(jìn)行第一次干法刻蝕聚合物，去除所述第一溝槽底部的聚合物； 步驟四，進(jìn)行第二次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝，在所述第一溝槽內(nèi)進(jìn)ー步刻蝕所述硅襯底形成階梯狀通孔或溝槽。
2.如權(quán)利要求I所述的干法刻蝕方法，其特征在于在所述步驟三和步驟四之間，還包括重復(fù)實(shí)施步驟一至步驟三的エ藝至少一遍。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述重復(fù)實(shí)施步驟一至步驟三的エ藝的次數(shù)，取決于所述步驟一中多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝中所刻蝕的深度。
4.如權(quán)利要求I或2所述的硅通孔的刻蝕方法，其特征在于所述多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕エ藝中，設(shè)備中的壓カ設(shè)置為50 160毫托，功率設(shè)置為500 1600瓦，淀積和刻蝕的次數(shù)取決于所需刻蝕的深度，一次刻蝕的時間可設(shè)為0. 5 8秒，刻蝕過程中包括SF6刻蝕氣體；一次淀積的時間可設(shè)為0. 5 8秒，淀積過程中氣體包括C4F8。
5.如權(quán)利要求I或2所述的硅通孔的刻蝕方法，其特征在于所述重淀積聚合物エ藝中，包括C4F8氣體。
6.如權(quán)利要求I或2所述的硅通孔的刻蝕方法，其特征在于所述對聚合物進(jìn)行干法刻蝕中，采用包含SF6的刻蝕氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于通孔或溝槽制備的干法刻蝕方法，包括進(jìn)行第一次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕工藝，在硅襯底內(nèi)刻蝕出第一溝槽；接著采用第一次淀積聚合物工藝，在第一溝槽內(nèi)壁淀積聚合物；而后對聚合物進(jìn)行干法刻蝕，直至去除第一溝槽底部的聚合物；進(jìn)行第二次多步淀積刻蝕交替循環(huán)干法刻蝕工藝，在第一溝槽內(nèi)進(jìn)一步刻蝕硅襯底形成通孔或溝槽。采用本發(fā)明的方法，制備出開口逐漸變小的階梯式溝槽形貌，提高后續(xù)金屬填充溝槽的能力。
文檔編號H01L21/3213GK102693911SQ20111007008
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者吳智勇, 邱華軍 申請人:上海華虹Nec電子有限公司