大深寬比tsv通孔分步刻蝕和側(cè)壁修飾方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大深寬比TSV通孔分步刻蝕和側(cè)壁修飾方法，首先在P<100>型單晶硅晶圓表面用PE?CVD方法淀積一層SiO2，并在SiO2表面涂光刻膠，曝光顯影，露出需要刻蝕的二氧化硅窗口；然后用等離子干法刻蝕方法在露出的窗口處進(jìn)行二氧化硅層的刻蝕，一直刻蝕至單晶硅晶圓表面；最后進(jìn)行優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝。本發(fā)明不引入K+污染，不經(jīng)高溫工藝處理，具有通孔尺寸占用芯片面積小、經(jīng)濟(jì)效益高，與IC工藝兼容，不僅能制作出高密度、大深寬比通孔，減少通孔側(cè)壁“扇貝”尺寸、提高側(cè)壁平整度，降低后續(xù)側(cè)壁絕緣工藝難度，還能提升擊穿電壓，增加TSV立體集成器件可靠性。
【專利說(shuō)明】大深寬比TSV通孔分步刻蝕和側(cè)壁修飾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用TSV通孔制作技術(shù)主要采用ICP刻蝕技術(shù)Bosch工藝實(shí)現(xiàn)大深寬比TSV通孔的制作?！癠.S.PatentN0.5501893”專利中寫道:Bosch工藝是利用鈍化、刻蝕交替進(jìn)行的方法進(jìn)行深孔刻蝕。首先用C4F8沉積一層聚合物用于側(cè)壁保護(hù)，然后用SF6再將聚合物與硅同時(shí)刻蝕掉。鈍化、刻蝕步驟高速交替循環(huán)，最終達(dá)到各向異性的刻蝕效果。但此方法的缺點(diǎn)是:傳統(tǒng)的Bosch工藝使用的SF6具有各向同性刻蝕特性，所以刻蝕過(guò)程中會(huì)橫向刻蝕側(cè)壁，從而形成微小弧度結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)后續(xù)數(shù)次鈍化、刻蝕步驟循環(huán)，最終會(huì)形成“扇貝型”側(cè)壁。此外，由于采用靜態(tài)過(guò)程參數(shù)控制Bosch工藝，所以會(huì)造成TSV通孔上部“扇貝”結(jié)構(gòu)較大，中部逐漸縮小，底部最小特征，嚴(yán)重影響側(cè)壁整體平整度(參見(jiàn)圖1)，這將對(duì)后續(xù)通孔側(cè)壁絕緣、阻擋層/種子層制作、通孔金屬化工藝產(chǎn)生嚴(yán)重影響，并造成漏電增加、耐壓降低，影響立體集成器件性能和可靠性。為了解決這一問(wèn)題，有相續(xù)文獻(xiàn)研究了基于KOH濕法腐蝕形成TSV通孔和熱氧化法修飾側(cè)壁減少TSV通孔側(cè)壁“扇貝”結(jié)構(gòu)技術(shù)。
[0003]KOH濕法腐蝕技術(shù)在“硅通孔互連技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用(《中國(guó)集成電路》2007年第三期)”中介紹道:Κ0Η濕法腐蝕是利用(111)晶面自停技術(shù)形成TSV通孔。但該方法存在兩個(gè)主要問(wèn)題:一是由于(111)晶面和(100)晶面固有夾角的存在，TSV通孔開口會(huì)隨著腐蝕深度變大而增大，使該類TSV通孔占用面積過(guò)大，經(jīng)濟(jì)型差；二是該工藝使用KOH作為附屬液容易引入K+污染，會(huì)對(duì)CMOS工藝線造成K+污染。
[0004]“一種TSV通孔形成方法和通孔修正方法(N0.201010250521) ”專利中提出用生長(zhǎng)熱氧層來(lái)消除側(cè)壁“扇貝”結(jié)構(gòu)的方法。其原理是:首先在高溫(>1000°c)環(huán)境下對(duì)具有“扇貝”結(jié)構(gòu)的TSV通孔進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間熱處理，確保氧氣和側(cè)壁“扇貝”結(jié)構(gòu)充分反應(yīng)，使“扇貝”結(jié)構(gòu)盡可能多的氧化為Si02，然后再用HF酸漂洗去除Si02，進(jìn)而減小“扇貝結(jié)構(gòu)”。但此方法缺點(diǎn)是:一是需要較長(zhǎng)時(shí)間的高溫工藝，無(wú)法用于完成金屬化工藝后的Via-last TSV工藝；二是對(duì)于SOI材料而言，利用HF酸腐蝕氧化TSV側(cè)壁氧化的“扇貝”結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)同時(shí)腐蝕掉埋氧層，造成TSV通孔結(jié)構(gòu)在頂層硅和硅基底間形成空洞結(jié)構(gòu)，后續(xù)絕緣層、阻擋層、種子層容易在此處斷裂，形成隱患，基于SOI材料的器件無(wú)法采用此方法；三是對(duì)于較小孔徑的TSV通孔，由于液體表面張力效應(yīng)，HF酸無(wú)法進(jìn)入深達(dá)數(shù)十微米通孔內(nèi)部，去氧化層步驟難于實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了避免現(xiàn)有通孔制造技術(shù)不能獲得較高密度、較大深寬比和較高側(cè)壁平整度，并影響側(cè)壁絕緣特性及器件性能的不足，本發(fā)明專利提出優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝方法，進(jìn)行大深寬比TSV通孔刻蝕和側(cè)壁修飾。與KOH濕法腐蝕法與高溫?zé)嵫醴ㄏ啾?，本發(fā)明方法不引入K+污染，不經(jīng)高溫工藝處理，具有通孔尺寸占用芯片面積小、經(jīng)濟(jì)效益高，與IC工藝兼容，適用于SOI材料器件立體集成應(yīng)用和所有TSV工藝流程的特點(diǎn)。不僅能制作出高密度、大深寬比通孔，減少通孔側(cè)壁“扇貝”尺寸、提高側(cè)壁平整度，降低后續(xù)側(cè)壁絕緣工藝難度，還能提升擊穿電壓，增加TSV立體集成器件可靠性。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007]I)在P〈100>型單晶硅晶圓表面用PE CVD方法淀積一層I μ m~5 μ m SiO2,并在SiO2表面涂光刻膠，曝光顯影，露出需要刻蝕的二氧化硅窗口，所述的窗口圖形為圓孔，孔直徑5 μ m~30 μ m。
[0008]2)用等離子干法刻蝕方法在露出的窗口處進(jìn)行二氧化硅層的刻蝕，一直刻蝕至單晶娃晶圓表面。
[0009]3)進(jìn)行優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝，刻蝕氣體使用SF6,鈍化氣體使用C4F8,刻蝕機(jī)臺(tái)Bias、Source功率值、氣體流量值、刻蝕/鈍化時(shí)間比在以下每一步驟變化時(shí)均在初始值的基礎(chǔ)上變化，所述初始值為單步Bosch刻蝕工藝參數(shù)的設(shè)定值，具體工藝步驟如下:
[0010]步驟1.刻蝕通孔頂部時(shí)，C4F8流量增加初始值的1/6~1/3，SF6流量減少初始值的1/6~1/3 ;在初始值的基礎(chǔ)上，增加鈍化時(shí)間ls~2s，減少刻蝕時(shí)間lsis，Bias為初始值，Source功率值減少初始值的1/6~1/5 ;此步驟作業(yè)時(shí)間為10mirTl5min ；
[0011]步驟2.刻蝕通孔中部時(shí)，氣體流量值、刻蝕/鈍化時(shí)間比、Source功率值改為初始值，Bias功率值增加初始值的1/5~1/4 ;此步驟作業(yè)時(shí)間20mirT30min ；
[0012]步驟3.刻蝕通孔底部時(shí)，在初始值的基礎(chǔ)上增大1/6~1/3SF6流量，減少1/6~1/3C4F8流量，增加刻蝕間ls~2s，減少鈍化時(shí)間Isls ；Bias功率值增加初始值的1/4~1/2，Source功率值增加初始值的1/6~1/5 ;此步驟作業(yè)時(shí)間10mirTl5min ；
[0013]步驟4.通孔刻蝕深度達(dá)到要求后，停止鈍化氣體C4F8保護(hù)，通入各向同性刻蝕氣體SF6, SF6氣體流量100sccnTl50sccm，Bias、Source功率值為初始值；此步驟作業(yè)時(shí)間30s~lmin。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:由于傳統(tǒng)Bosch工藝會(huì)造成通孔頂部“扇貝”大，中部逐漸縮小，底部最小特征，所以本發(fā)明提出的多步優(yōu)化的Bosch刻蝕工藝采用動(dòng)態(tài)參數(shù)控制，隨著刻蝕深度的增加，工藝參數(shù)也會(huì)相應(yīng)的變化，在保證可加工高密度、深寬比約10:1的TSV通孔的同時(shí)，將TSV通孔側(cè)壁“扇貝”結(jié)構(gòu)減少到小于70nm，從而降低后續(xù)側(cè)壁絕緣工藝的難度，解決TSV通孔頂部漏電大、耐壓低問(wèn)題，提升TSV通孔整體耐壓(>70V)特性、減小漏電，提升立體集成器件性能。
[0015]與KOH濕法腐蝕法相比，該發(fā)明不會(huì)引入K+污染，由于不存在各向異性腐蝕中(111)晶面和(100)晶面固有夾角，所以通孔開口不會(huì)隨著刻蝕深度增加而變大，比KOH濕法腐蝕更加節(jié)省芯片面積，更具有經(jīng)濟(jì)效益。
[0016]與高溫?zé)嵫醴ㄏ啾?，該發(fā)明不經(jīng)高溫工藝處理，避免了高溫?zé)嵫醴ê罄m(xù)HF去氧化層難于實(shí)現(xiàn)并會(huì)對(duì)SOI材料結(jié)構(gòu)造成工藝隱患的缺點(diǎn)，具有與傳統(tǒng)IC工藝兼容，適用于SOI材料器件立體集成應(yīng)用和所有TSV工藝流程的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是傳統(tǒng)Bosch刻蝕工藝示意圖，其中，Ca)為傳統(tǒng)Bosch刻蝕工藝刻蝕通孔頂部示意圖， (b)為傳統(tǒng)Bosch可是工藝刻蝕通孔中部與底部示意圖。[0018]圖2是優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝流程示意圖，
[0019]其中，1-Si襯底，2_Si02 掩膜，
[0020](a)是步驟I通孔頂部刻蝕示意圖；增大C4F8流量,減少SF6流量或增加鈍化時(shí)間，減少刻蝕時(shí)間來(lái)增強(qiáng)通孔頂部的鈍化保護(hù)；
[0021](b)是步驟2通孔中部刻蝕示意圖；在步驟I的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大SF6流量，減少C4F8流量或通過(guò)增加刻蝕間，減少鈍化時(shí)間；
[0022](c)是步驟3通孔底 部刻蝕示意圖；在步驟2的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步加強(qiáng)縱向刻蝕效果;
[0023](d)是步驟4通孔刻蝕后處理示意圖，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母飨蛲钥涛g處理。
[0024]圖3是本發(fā)明刻蝕工藝的流程框圖，
[0025]其中，3-TSV通孔刻蝕前步驟，4-TSV通孔刻蝕步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]為了避免現(xiàn)有通孔制造技術(shù)不能獲得較高密度、較大深寬比和較高側(cè)壁平整度，并影響側(cè)壁絕緣特性及器件性能的不足。針對(duì)傳統(tǒng)大深寬比TSV通孔刻蝕采用靜態(tài)過(guò)程參數(shù)控制Bosch工藝，造成TSV通孔上部“扇貝”結(jié)構(gòu)大，中部逐漸縮小，底部最小的特征(參見(jiàn)圖1)，本發(fā)明專利提出優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝方法，進(jìn)行大深寬比TSV通孔刻蝕和側(cè)
壁修飾。
[0028]技術(shù)方案
[0029]1.首先在P〈100>型單晶硅晶圓表面用PE CVD方法淀積一層I μ m~1.5 μ m SiO2,并在SiO2表面涂光刻膠，曝光顯影，露出需要刻蝕的二氧化硅窗口(窗口圖形為圓孔，孔直徑 5 μ m~30 μ m)。
[0030]2.然后用等離子干法刻蝕方法在露出的窗口處進(jìn)行二氧化硅層的刻蝕，一直刻蝕至單晶娃晶圓表面。
[0031]3.接著進(jìn)行本發(fā)明提出的優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝，刻蝕氣體使用SF6,鈍化氣體使用C4F8，刻蝕機(jī)臺(tái)Bias (偏壓)，Source (源功率)功率值，氣體流量值，刻蝕/鈍化時(shí)間比在以下每一步驟變化時(shí)均在初始值的基礎(chǔ)上變化(初始值為單步Bosch刻蝕工藝參數(shù)的設(shè)定值)。
[0032]優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝，其特征在于工藝步驟如下:
[0033]步驟1.刻蝕通孔頂部時(shí)，C4F8流量增加初始值的1/6~1/3，SF6流量減少初始值的1/6~1/3。在初始值的基礎(chǔ)上，增加鈍化時(shí)間ls~2s，減少刻蝕時(shí)間lsis，Bias為初始值，Source功率值減少初始值的1/6~1/5。此步驟作業(yè)時(shí)間為IOmin~15min(參見(jiàn)圖2(a))。
[0034]步驟2.刻蝕通孔中部時(shí)，氣體流量值，刻蝕/鈍化時(shí)間比，Source功率值改為初始值，Bias功率值增加初始值的1/5~1/4。此步驟作業(yè)時(shí)間20mirT30min (參見(jiàn)圖2 (b))。
[0035]步驟3.刻蝕通孔底部時(shí)，在步驟2的基礎(chǔ)上需要更進(jìn)一步加強(qiáng)縱向刻蝕效果，所以在初始值的基礎(chǔ)上增大1/6~1/3SF6流量，減少1/6~1/3C4F8流量，增加刻蝕間lsis，減少鈍化時(shí)間ls~2s。Bias功率值可增加初始值的1/4~1/2，Source功率值可增加初始值的1/6~1/5。此步驟作業(yè)時(shí)間10mirTl5min (參見(jiàn)圖2 (C))。[0036]步驟4.通孔刻蝕深度達(dá)到要求后，停止鈍化氣體C4F8保護(hù)，通入各向同性刻蝕氣體SF6, SF6氣體流量100sccnTl50sccm，Bias、Source功率值為初始值。此步驟作業(yè)時(shí)間30s?Imin (參見(jiàn)圖 2 (d))。
[0037]整個(gè)工藝步驟可參見(jiàn)圖3流程框圖。
[0038]實(shí)施例1:
[0039]本實(shí)施例用于直徑ΙΟμπι，深寬比要求為10:1的TSV通孔制作。孔刻蝕材質(zhì)為Ρ〈100>型硅，掩膜為Ιμπι厚Si02。ICP刻蝕機(jī)臺(tái)型號(hào)為阿爾卡特AMS-100，根據(jù)本發(fā)明具體步實(shí)施驟如下(參見(jiàn)圖3):
[0040]1.首先在P〈100>型單晶硅晶圓表面用PE CVD方法淀積一層I μ m SiO2,并在SiO2表面涂光刻膠，曝光顯影，露出需要刻蝕的二氧化娃窗口(窗口圖形為圓孔，孔直徑10 μ m)。
[0041]2.然后用等離子干法刻蝕方法在露出的窗口處進(jìn)行二氧化硅層的刻蝕，一直刻蝕至單晶娃晶圓表面。
[0042]3.接著進(jìn)行本發(fā)明提出的優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝，刻蝕氣體使用SF6,鈍化氣體使用C4F8,刻蝕氣體SF6初始值300SCCm，鈍化氣體C4F8初始值300sCCm，機(jī)臺(tái)Bias初始設(shè)定功率80W，Source初始設(shè)定功率1500w，刻蝕/鈍化時(shí)間比初始值為Is:9s，優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝步驟如下(參見(jiàn)圖2):
[0043]步驟1:參見(jiàn)圖2(a)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后頂部“扇貝”尺寸較大的情況，應(yīng)削弱頂部刻蝕效果，增強(qiáng)鈍化保護(hù)。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為80w，Source功率設(shè)定為1250w，設(shè)定氣體流量為:SF6250sccm、C4F8350sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:2s:8s。此步驟時(shí)間設(shè)定為 13min。
[0044]步驟2:參見(jiàn)圖2 (b)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后中部“扇貝”尺寸小于頂部的情況，應(yīng)在步驟I的基礎(chǔ)上適當(dāng)增強(qiáng)刻蝕效果，增強(qiáng)縱向的刻蝕能力。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為95w, Source功率設(shè)定為1500w，設(shè)定氣體流量為:SF6300sccm、C4F8300sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:1s:9s。此步驟時(shí)間設(shè)定為25min。。
[0045]步驟3:參見(jiàn)圖2 (C)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后底部“扇貝”尺寸遠(yuǎn)小于頂部的情況，為了達(dá)到刻蝕所需深度，應(yīng)在步驟2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)縱向刻蝕效果。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為100w，Source功率設(shè)定為1750w，設(shè)定氣體流量為:SF6350sccm、C4F8250sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:2s:8s。此步驟時(shí)間設(shè)定為13min。
[0046]步驟4:參見(jiàn)圖2 (d)，為了進(jìn)一步減少“扇貝”尺寸，通入適當(dāng)?shù)母飨蛲詺怏w進(jìn)行各向同性刻蝕。此時(shí)，設(shè)定氣體流量為:SF6120sccm、C4F80sccm，Bias 80W, Source 1500w。此步驟時(shí)間設(shè)定40s。
[0047]實(shí)施例2:
[0048]本實(shí)施例用于直徑5μπι，深寬比要求為10:1的TSV通孔制作?？卓涛g材質(zhì)為Ρ〈100>型硅，掩膜為1.5μπι厚Si02。ICP刻蝕機(jī)臺(tái)型號(hào)為阿爾卡特AMS-100，根據(jù)本發(fā)明具體步實(shí)施驟如下(參見(jiàn)圖3):
[0049]1.首先在P〈100>型單晶硅晶圓表面用PE CVD方法淀積一層1.5 μ m SiO2，并在SiO2表面涂光刻膠，曝光顯影，露出需要刻蝕的二氧化硅窗口(窗口圖形為圓孔，孔直徑5 μ m)。
[0050]2.然后用等離子干法刻蝕方法在露出的窗口處進(jìn)行二氧化硅層的刻蝕，一直刻蝕至單晶娃晶圓表面。
[0051]3.接著進(jìn)行本發(fā)明提出的優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝，刻蝕氣體使用SF6,鈍化氣體使用C4F8,刻蝕氣體SF6初始值300SCCm，鈍化氣體C4F8初始值300sCCm，機(jī)臺(tái)Bias初始設(shè)定功率80W，Source初始設(shè)定功率1500w，刻蝕/鈍化時(shí)間比初始值為Is:9s，優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝步驟如下(參見(jiàn)圖2):
[0052]步驟1:參見(jiàn)圖2(a)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后頂部“扇貝”尺寸較大的情況，應(yīng)削弱頂部刻蝕效果，增強(qiáng)鈍化保護(hù)。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為80w，Source功率設(shè)定為1200?，設(shè)定氣體流量為:SF6200sccm、C4F8400sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:3s:7s。此步驟時(shí)間設(shè)定為 lOmin。
[0053]步驟2:參見(jiàn)圖2 (b)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后中部“扇貝”尺寸小于頂部的情況，應(yīng)在步驟I的基礎(chǔ)上適當(dāng)增強(qiáng)刻蝕效果，增強(qiáng)縱向的刻蝕能力。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為100w，Source功率設(shè)定為1500w，設(shè)定氣體流量為:SF6300sccm、C4F8300sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:1s:9s。此步驟時(shí)間設(shè)定為20min。。
[0054]步驟3:參見(jiàn)圖2 (C)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后底部“扇貝”尺寸遠(yuǎn)小于頂部的情況，為了達(dá)到刻蝕所需深度，應(yīng)在步驟2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)縱向刻蝕效果。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為120w，Source功率設(shè)定為1800w，設(shè)定氣體流量為:SF6400sccm、C4F8250sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:2s:8s。此步驟時(shí)間設(shè)定為lOmin。
[0055]步驟4:參見(jiàn)圖2 (d)，為了進(jìn)一步減少“扇貝”尺寸，通入適當(dāng)?shù)母飨蛲詺怏w進(jìn)行各向同性刻蝕。此時(shí)，設(shè)定氣體流量為:SF6150sccm、C4F8Osccm, Bias 80W, Sourcel500wo此步驟時(shí)間設(shè)定Imin。
[0056]實(shí)施例3:·
[0057]本實(shí)施例用于直徑30μπι，深寬比要求為10:1的TSV通孔制作。孔刻蝕材質(zhì)為Ρ〈100>型硅，掩膜為1.5μπι厚Si02。ICP刻蝕機(jī)臺(tái)型號(hào)為阿爾卡特AMS-100，根據(jù)本發(fā)明具體步實(shí)施驟如下:
[0058]1.首先在P〈100>型單晶硅晶圓表面用PE CVD方法淀積一層1.5 μ m SiO2，并在SiO2表面涂光刻膠，曝光顯影，露出需要刻蝕的二氧化硅窗口(窗口圖形為圓孔，孔直徑30 μ m)。
[0059]2.然后用等離子干法刻蝕方法在露出的窗口處進(jìn)行二氧化硅層的刻蝕，一直刻蝕至單晶娃晶圓表面。
[0060]3.接著進(jìn)行本發(fā)明提出的優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝，刻蝕氣體使用SF6,鈍化氣體使用C4F8,刻蝕氣體SF6初始值300SCCm，鈍化氣體C4F8初始值300sCCm，機(jī)臺(tái)Bias初始設(shè)定功率80W，Source初始設(shè)定功率1500w，刻蝕/鈍化時(shí)間比初始值為Is:9s，優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝步驟如下(參見(jiàn)圖2):
[0061]步驟1:參見(jiàn)圖2(a)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后頂部“扇貝”尺寸較大的情況，應(yīng)削弱頂部刻蝕效果，增強(qiáng)鈍化保護(hù)。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為80w，Source功率設(shè)定為1280w，設(shè)定氣體流量為:SF6220sccm、C4F8370sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:2s:8s。此步驟時(shí)間設(shè)定為 15min。
[0062]步驟2:參見(jiàn)圖2 (b)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后中部“扇貝”尺寸小于頂部的情況，應(yīng)在步驟I的基礎(chǔ)上適當(dāng)增強(qiáng)刻蝕效果，增強(qiáng)縱向的刻蝕能力。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為95w, Source功率設(shè)定為1500w，設(shè)定氣體流量為:SF6300sccm、C4F8300sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:1s:9s。此步驟時(shí)間設(shè)定為25min。。
[0063]步驟3:參見(jiàn)圖2 (C)，針對(duì)傳統(tǒng)Bosch工藝刻蝕后底部“扇貝”尺寸遠(yuǎn)小于頂部的情況，為了達(dá)到刻蝕所需深度，應(yīng)在步驟2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)縱向刻蝕效果。此時(shí)，Bias功率設(shè)定為110w，Source功率設(shè)定為1750w，設(shè)定氣體流量為:SF6380sccm、C4F8220sccm?？涛g/鈍化時(shí)間比:2s:8s。此步驟時(shí)間設(shè)定為15min。
[0064]步驟4:參見(jiàn)圖2 (d)，為了進(jìn)一步減少“扇貝”尺寸，通入適當(dāng)?shù)母飨蛲詺怏w進(jìn)行各向同性刻蝕。此時(shí)，設(shè)定氣體流量為:SF6100sccm、C4F80sccm，Bias 80W, Source 1500w。此步驟時(shí)間設(shè)定20s。
【權(quán)利要求】
1.一種大深寬比TSV通孔分步刻蝕和側(cè)壁修飾方法，其特征在于包括下述步驟: 1)在P〈100>型單晶硅晶圓表面用PECVD方法淀積一層Ιμπ?.δμπι SiO2，并在SiO2表面涂光刻膠，曝光顯影，露出需要刻蝕的二氧化硅窗口，所述的窗口圖形為圓孔，孔直徑`5 μ m~30 μ m ； 2)用等離子干法刻蝕方法在露出的窗口處進(jìn)行二氧化硅層的刻蝕，一直刻蝕至單晶硅晶圓表面； 3)進(jìn)行優(yōu)化的多步Bosch刻蝕工藝，刻蝕氣體使用SF6,鈍化氣體使用C4F8,刻蝕機(jī)臺(tái)Bias,Source功率值、氣體流量值、刻蝕/鈍化時(shí)間比在以下每一步驟變化時(shí)均在初始值的基礎(chǔ)上變化，所述初始值為單步Bosch刻蝕工藝參數(shù)的設(shè)定值，具體工藝步驟如下: 步驟1.刻蝕通孔頂部時(shí)，C4F8流量增加初始值的1Α1/3，SF6流量減少初始值的1/6~1/3 ;在初始值的基礎(chǔ)上，增加鈍化時(shí)間ls~2s，減少刻蝕時(shí)間lsis，Bias為初始值，Source功率值減少初始值的1/6~1/5 ;此步驟作業(yè)時(shí)間為10mirTl5min ； 步驟2.刻蝕通孔中部時(shí)，氣體流量值、刻蝕/鈍化時(shí)間比、Source功率值改為初始值，Bias功率值增加初始值的1/5~1/4 ;此步驟作業(yè)時(shí)間20mirT30min ； 步驟3.刻蝕通孔底部時(shí)，在初始值的基礎(chǔ)上增大1/6~1/3SF6流量，減少1/6~1/3C4F8流量，增加刻蝕間ls~2s，減少鈍化時(shí)間ls~2s ;Bias功率值增加初始值的Ι/?/2，Source功率值增加初始值的1/6~1/5 ;此步驟作業(yè)時(shí)間10mirTl5min ； 步驟4.通孔刻蝕深度達(dá)到要求后，停止鈍化氣體C4F8保護(hù)，通入各向同性刻蝕氣體SF6, SF6氣體流量100sccnTl50sccm，Bias、Source功率值為初始值；此步驟作業(yè)時(shí)間30s~lmin。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK103715131SQ201210371478
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月29日
【發(fā)明者】單光寶, 劉松, 孫有民, 蔚婷婷, 李翔 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第九研究院第七七一研究所