本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種襯底刻蝕方法。

背景技術(shù)：

與TSV技術(shù)相比，TGV(Through Glass Via，玻璃通孔)技術(shù)具有同樣的優(yōu)點(diǎn)，并且玻璃襯底(二氧化硅)因具有良好的微加工性能、電學(xué)、熱機(jī)械性能以及廉價的成本，使TGV技術(shù)的優(yōu)勢更為突出，被譽(yù)為TSV之后最有發(fā)展前途的三維封裝技術(shù)。而要實(shí)現(xiàn)TGV技術(shù)，其中關(guān)鍵的一點(diǎn)在于：需要在玻璃襯底上刻蝕出高深寬比、小尺寸的通孔結(jié)構(gòu)。

在二氧化硅襯底上刻蝕深孔相對于淺孔刻蝕的難點(diǎn)在于：假設(shè)掩膜2的圖形線寬為L1，如圖1中的a圖所示。在二氧化硅襯底1的待刻蝕表面刻蝕深孔3。隨著刻蝕深度的增加，圖形頂部的線寬損失會越來越大，并且圖形底部的線寬收縮。當(dāng)刻蝕終止時，如圖1中的b圖所示，圖形頂部的線寬L2大于L1，而圖形底部的線寬L3小于L1。

為此，現(xiàn)有的一種襯底刻蝕方法包括以下步驟：

沉積步驟，采用較低的襯底加熱溫度和較低的下電極功率在襯底和掩膜的圖形表面和側(cè)壁沉積一層聚合物鈍化層，如圖2A所示。

刻蝕步驟，采用較高的襯底加熱溫度和較高的下電極功率對圖形底部進(jìn)行刻蝕，如圖2B所示。

反復(fù)進(jìn)行上述沉積步驟和刻蝕步驟，直至達(dá)到所需的目標(biāo)刻蝕深度。

上述襯底刻蝕方法在整個工藝過程中均采用C₄F₈作為刻蝕氣體(刻蝕步驟中還混合有氬氣)，C₄F₈在刻蝕過程中產(chǎn)生的聚合物會在圖形的側(cè)壁和底部沉積，以避免圖形頂部的線寬損失。但是，隨著刻蝕深度的增加，深孔中的刻蝕氣體的進(jìn)入和刻蝕反應(yīng)物的排出變得相 對困難，此時由C₄F₈產(chǎn)生的聚合物在圖形的側(cè)壁和底部沉積反而會導(dǎo)致深孔底部的線寬收縮，甚至導(dǎo)致刻蝕終止，從而無法達(dá)到工藝所需的刻蝕深度和形貌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種襯底刻蝕方法，其可以不僅可以避免圖形頂部的線寬損失，而且還可以獲得的深孔滿足工藝對刻蝕深度和形貌的要求。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種襯底刻蝕方法，用于在二氧化硅襯底的待刻蝕表面刻蝕深孔，包括以下步驟：

沉積步驟，采用碳氟類氣體作為沉積氣體在圖形側(cè)壁和底部沉積一層聚合物；

刻蝕步驟，采用刻蝕產(chǎn)物為氣體的含氟類氣體作為主刻蝕氣體以及惰性氣體作為輔助氣體進(jìn)行各向異性刻蝕，以增加刻蝕深度；

循環(huán)進(jìn)行所述沉積步驟和所述刻蝕步驟，直至達(dá)到所需的總刻蝕深度。

優(yōu)選的，所述刻蝕產(chǎn)物為氣體的含氟類氣體包括SF₆。

優(yōu)選的，所述刻蝕步驟采用的襯底加熱溫度與所述沉積步驟采用的襯底加熱溫度一致。

優(yōu)選的，所述襯底加熱溫度的取值范圍在0～40℃。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟中，腔室壓力的取值范圍在5～15mT。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟中，下電極功率的取值范圍在300～800W。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟中，所述刻蝕產(chǎn)物為氣體的含氟類氣體的氣體流量的取值范圍在100～400sccm。

優(yōu)選的，所述惰性氣體包括氬氣或氦氣。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟中，所述惰性氣體的氣體流量的取值范圍在50～200sccm。

優(yōu)選的，在所述沉積步驟中，所述碳氟類氣體包括C₄F₈或者C₅F₈。

優(yōu)選的，在所述沉積步驟中，所述碳氟類氣體的氣體流量的取值范圍在100～400sccm。

優(yōu)選的，在所述沉積步驟中，下電極功率為零。

優(yōu)選的，在所述沉積步驟中，腔室壓力的取值范圍在20～70mT。

優(yōu)選的，在所述刻蝕步驟和所述沉積步驟中，上電極功率的取值范圍在1500～3000W。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法，其在刻蝕步驟中采用刻蝕產(chǎn)物為氣體的含氟類氣體作為主刻蝕氣體以及惰性氣體作為輔助氣體，由于含氟類氣體和惰性氣體的刻蝕產(chǎn)物均為氣體，更容易自深孔中排出，從而可以出現(xiàn)深孔底部的線寬收縮，甚至刻蝕終止的現(xiàn)象，進(jìn)而可以保證深孔的刻蝕深度和形貌滿足要求。而且，由含氟類氣體和惰性氣體形成的等離子體的刻蝕具有方向性，這可以實(shí)現(xiàn)各向異性刻蝕，從而有利于增加刻蝕深度，而且由于深孔側(cè)壁上沉積的聚合物(由沉積步驟獲得)的去除速度比深孔底面上沉積的聚合物的去除速度慢，這可以起到保護(hù)深孔側(cè)壁的作用，從而可以減小圖形頂部的線寬損失。

附圖說明

圖1為在二氧化硅襯底上刻蝕深孔的過程示意圖；

圖2A為現(xiàn)有的襯底刻蝕方法中完成沉積步驟之后獲得的襯底圖形的示意圖；

圖2B為現(xiàn)有的襯底刻蝕方法中完成刻蝕步驟之后獲得的襯底圖形的示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法的流程框圖；

圖4A為采用本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法完成沉積步驟之后獲得的襯底圖形的示意圖；以及

圖4B為采用本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法完成刻蝕步驟之后獲得的襯底圖形的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖3為本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法的流程框圖。請參閱圖3，本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法，用于在二氧化硅襯底的待刻蝕表面刻蝕深孔，包括以下步驟：

沉積步驟S1，采用碳氟類氣體作為沉積氣體在圖形側(cè)壁和底部沉積一層聚合物。

刻蝕步驟S2，采用刻蝕產(chǎn)物為氣體的含氟類氣體作為主刻蝕氣體以及惰性氣體作為輔助氣體進(jìn)行各向異性刻蝕，以增加深孔的刻蝕深度。

循環(huán)進(jìn)行沉積步驟S1和刻蝕步驟S2，直至達(dá)到所需的總刻蝕深度。

在沉積步驟中，如圖4A所示，采用碳氟類氣體在二氧化硅襯底10的上表面(待刻蝕表面)以及掩膜20的圖形表面和側(cè)壁均沉積一層聚合物30。碳氟類氣體包括C₄F₈或者C₅F₈等等。碳氟類氣體的氣體流量的取值范圍在100～400sccm，優(yōu)選的，在200～400sccm。掩膜20可以為金屬掩膜，例如鎳或者鉻等。

在刻蝕步驟中，刻蝕產(chǎn)物為氣體的含氟類氣體包括SF₆，惰性氣體包括氬氣或氦氣等等。含氟類氣體的氣體流量的取值范圍在100～400sccm，優(yōu)選在200～400sccm。惰性氣體的氣體流量的取值范圍在50～200sccm，優(yōu)選在80～150sccm。

由于含氟類氣體和惰性氣體的刻蝕產(chǎn)物均為氣體，更容易自深孔中排出，從而可以出現(xiàn)深孔底部的線寬收縮，甚至刻蝕終止的現(xiàn)象，進(jìn)而可以保證深孔的刻蝕深度和形貌滿足要求。而且，由含氟類氣體和惰性氣體形成的等離子體的刻蝕具有方向性，這可以實(shí)現(xiàn)各向異性刻蝕，從而有利于增加刻蝕深度，而且由于深孔側(cè)壁上沉積的聚合物的去除速度比深孔底面上沉積的聚合物的去除速度慢，如圖4B所示，在深孔側(cè)壁上還存在剩余的沉積的聚合物30，而深孔底面上沉積的聚合物已完全被去除，這可以起到保護(hù)深孔側(cè)壁的作用，從而可以減小圖形頂部的線寬損失。

另外，由于在現(xiàn)有技術(shù)中，沉積步驟采用較低的襯底加熱溫度(0℃)，而刻蝕步驟采用較高的襯底加熱溫度(40℃)，在切換沉積步驟和刻蝕步驟時，在0℃和40℃兩個溫度點(diǎn)之間進(jìn)行切換所需等待的時間較長，導(dǎo)致平均刻蝕速率嚴(yán)重降低，不適合工藝量產(chǎn)，而且還會影響用于加熱襯底的靜電卡盤的壽命。為此，優(yōu)選的，在本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法中，通過使刻蝕步驟采用的襯底加熱溫度與沉積步驟采用的襯底加熱溫度一致，在切換沉積步驟和刻蝕步驟時，無需進(jìn)行溫度的切換，從而可以提高刻蝕效率，滿足工藝量產(chǎn)的要求。優(yōu)選的，在沉積步驟和刻蝕步驟中，襯底加熱溫度的取值范圍在0～40℃，優(yōu)選在10～20℃。

優(yōu)選的，在刻蝕步驟中，采用較低的腔室壓力，可以提高粒子的平均自由程，粒子的方向性較好，從而更有利于實(shí)現(xiàn)垂直方向上的刻蝕。腔室壓力的取值范圍在5～15mT，優(yōu)選在5～10mT。在沉積步驟中，采用較高的腔室壓力，可以提高粒子密度，從而有利于增強(qiáng)沉積效率。腔室壓力的取值范圍在20～70mT，優(yōu)選在30～50mT。

此外，在刻蝕步驟中，采用較高的下電極功率有利于增強(qiáng)粒子的能量，從而獲得較高的刻蝕速率。下電極功率的取值范圍在300～800W，優(yōu)選在500～800W。在沉積步驟中，采用較低的下電極功率有利于由碳氟類氣體與二氧化硅襯底發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的碳氟類聚合物沉積在圖形表面和側(cè)壁上。優(yōu)選的，下電極功率為零。

另外，在刻蝕步驟中，采用較高的上電極功率，可以提高等離子體的密度，從而可以提高刻蝕效率。而在沉積步驟中，采用較高的上電極功率，可以提高沉積效率。在刻蝕步驟和沉積步驟中，上電極功率的取值范圍在1500～3000W，優(yōu)選的，在2000～2500W。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。