專(zhuān)利名稱(chēng)：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(wú)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(guò)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(guò)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(jiàn)圖I)。深孔或深溝槽通?？赏ㄟ^(guò)干法刻蝕エ藝得到，由于深寬比過(guò)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(shí)，會(huì)有縫隙或者空洞產(chǎn)生，因?yàn)楹罄m(xù)金屬物填充時(shí)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(wèn)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(wèn)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(kāi)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(kāi)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)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(gè)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(gè)具體實(shí)施例中，包括執(zhí)行如下刻蝕步驟(參見(jiàn)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(gè)過(guò)程中，刻蝕過(guò)程和淀積過(guò)程輪流交替進(jìn)行，刻蝕和淀積的時(shí)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。刻蝕過(guò)程中以SF6為主要刻蝕氣體，而淀積過(guò)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(duì)粗糙，但對(duì)硅通孔沒(méi)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(guò)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(zhǎng)的均勻性，控制尺寸的準(zhǔn)確性。通常來(lái)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(guò)程中，保護(hù)第一溝槽的側(cè)壁不被刻蝕以形成開(kāi)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(kāi)下一次刻蝕的窗ロ。在刻蝕過(guò)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(guò)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(huì)比橫向刻蝕速率高，因此第一溝槽底部的聚合物會(huì)先被打開(kāi)。該步刻蝕時(shí)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(lái)說(shuō)該次刻蝕時(shí)間不能小于把第一溝槽底部的聚合物完全打開(kāi)所需要的時(shí)間，否則會(huì)使最終刻蝕無(wú)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(huì)帶來(lái)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(gè)開(kāi)ロ較大的兩段階梯式，且開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)ロ往下變小的深溝槽(見(jiàn)圖3)。在上述兩個(gè)實(shí)施例中，具體的エ藝都相同。差別在于通過(guò)前三個(gè)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(gè)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(kāi)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(shí)間可設(shè)為0. 5 8秒，刻蝕過(guò)程中包括SF6刻蝕氣體；一次淀積的時(shí)間可設(shè)為0. 5 8秒，淀積過(guò)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(duì)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(kāi)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(duì)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(kāi)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(hào)H01L21/3213GK102693911SQ20111007008
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司