專利名稱：一種深硅刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體加工技術(shù)領(lǐng)域 ，特別涉及一種深硅刻蝕方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子機(jī)械器件和微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro Electromechanical System, MEMS)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于汽車和消費(fèi)電子等領(lǐng)域，以及TSVCThroughSilicon Via)通 孔刻蝕(Through Silicon Etch)技術(shù)在未來(lái)封裝領(lǐng)域的廣闊前景，深硅刻蝕工藝逐漸成為 MEMS制造領(lǐng)域和TSV技術(shù)中最炙手可熱工藝之一。深硅刻蝕工藝實(shí)際上屬于一種等離子體干法刻蝕工藝，相對(duì)于一般的硅刻蝕工 藝，其主要區(qū)別在于刻蝕深度遠(yuǎn)大于一般的硅刻蝕工藝。一般的硅刻蝕工藝的刻蝕深度通 常小于1微米，而深硅刻蝕工藝的刻蝕深度則為幾十微米甚至上百微米。因此，為獲得良好 的深孔形貌，需要刻蝕去除深度為幾十至上百微米的硅材料，就要求深硅刻蝕工藝具有更 快的刻蝕速率，更高的選擇比和更大的深寬比。目前常用的深硅刻蝕工藝的主要特點(diǎn)為整個(gè)刻蝕過(guò)程為一個(gè)刻蝕單元的多次重 復(fù)，該刻蝕單元包括刻蝕步驟和沉積步驟，換言之，整個(gè)刻蝕過(guò)程是一個(gè)刻蝕步驟和一個(gè)沉 積步驟的交替循環(huán)。典型深硅刻蝕工藝的刻蝕過(guò)程如圖IA至IG所示，圖IA為未刻蝕的狀 態(tài)，待刻蝕硅片101上覆蓋有圖案化的光阻層102 ；圖1B、圖ID和圖IF所示為刻蝕步驟，圖 1C、圖IE所示為沉積步驟，一個(gè)刻蝕步驟和一個(gè)沉積步驟組成一個(gè)刻蝕單元，圖IG所示為 在經(jīng)過(guò)重復(fù)多次所述刻蝕單元后最終形成的深孔106形貌。如圖所示，其中刻蝕步驟的工藝氣體為SF6,該氣體刻蝕硅片具有很高的刻蝕速 率，但由于SF6的刻蝕為各向同性(圖1C、圖IE中空心圓圈表示該等離子體中的粒子)，在 接下來(lái)的沉積步驟使用CFx等含氟類工藝氣體在刻蝕過(guò)程中生成阻擋層103來(lái)對(duì)側(cè)壁104 進(jìn)行保護(hù)，以控制側(cè)壁形貌(即較大的深寬比，較少的側(cè)向刻蝕)；該阻擋層103通常為等 離子體110與光阻層和/或硅材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成的聚合物，用來(lái)防止刻蝕步驟中的側(cè) 向刻蝕，從而只在垂直硅片的方向進(jìn)行刻蝕，實(shí)現(xiàn)了各向異性刻蝕。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，上述深硅刻蝕工藝的工藝氣體還會(huì)引入氬氣，并在整個(gè)刻蝕過(guò) 程中對(duì)硅片施加偏壓，刻蝕步驟中偏壓的引入使得等離子體具有方向性(圖1B、圖ID和圖 IF中實(shí)心黑圈表示等該離子體中的粒子)，有利于各向異性刻蝕，但另一方面等離子體在 偏壓的作用下也會(huì)對(duì)光阻層進(jìn)行刻蝕，導(dǎo)致對(duì)光阻層的刻蝕選擇比下降。沉積步驟中使用 氬氣，可以在偏壓的作用下形成氬氣等離子體對(duì)刻蝕面上阻擋層103a(見圖1C)的轟擊作 用，從而減少刻蝕面的聚合物沉積有利于在刻蝕步驟中快速的打開刻蝕面105上的阻擋層 103a對(duì)其下面的硅進(jìn)行刻蝕，但另一方面也是由于偏壓的存在，等離子體與光阻層和/或 硅材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成的聚合物也會(huì)優(yōu)先沉積在被刻蝕面105上，而側(cè)壁104沉積不充 分，導(dǎo)致在接下來(lái)的刻蝕步驟中產(chǎn)生側(cè)向刻蝕，使側(cè)壁粗糙度增大，刻蝕形貌難以控制。而 且，由于氬氣等離子體實(shí)際上并不能發(fā)生刻蝕化學(xué)反應(yīng)，在刻蝕步驟和沉積步都加入氬氣 轟擊，導(dǎo)致整體效率有所降低。
為解決上述問(wèn)題，業(yè)內(nèi)提出一種改進(jìn)的深硅刻蝕工藝刻蝕步驟仍然使用SF6作為 工藝氣體，而對(duì)硅片的偏壓采用低頻脈沖電源，其功率占空比約為10% 90%，由于低頻 脈沖電源施加的偏壓是間歇式的，既有利于形成各向異性的刻蝕又可避免持續(xù)的對(duì)光阻層 進(jìn)行轟擊，能夠有效提高對(duì)光阻層的刻蝕選擇比，同時(shí)能夠得到較快的刻蝕速率；沉積步驟 使用C4F8作為工藝氣體，但是不對(duì)硅片施加偏壓，可以保證聚合物沉積的各向同性，確保側(cè) 壁能夠沉積足夠的阻擋層，以避免阻擋層不均勻?qū)е碌膫?cè)向刻蝕，便于控制刻蝕形貌。因 此，上述改進(jìn)的深硅刻蝕工藝具有更快的刻蝕速率、對(duì)光阻層更大的刻蝕選擇比和更好的 刻蝕形貌。然而問(wèn)題在于，上述工藝中，采用低頻脈沖電源的設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不便于維 護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的深硅刻蝕方法。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種深硅刻蝕方法，首先刻蝕未被光阻層覆蓋的硅 片表面，以形成刻蝕面和基本垂直于所述刻蝕面的側(cè)壁，還包括以下步驟沉積步驟進(jìn)行各向同性沉積，以在刻蝕面、側(cè)壁和所述光阻層的表面覆蓋阻擋 層；第一刻蝕步驟進(jìn)行各向異性刻蝕，以去除所述刻蝕面上覆蓋的阻擋層而使所述 刻蝕面暴露，而所述光阻層被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕；第二刻蝕步驟進(jìn)行各向同性刻蝕，以刻蝕所述暴露的刻蝕面，所述側(cè)壁被其上覆 蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕，而所述光阻層在該各向同性刻蝕中不受損傷；循環(huán)重復(fù)所述沉積步驟、第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟直至達(dá)到預(yù)定的刻蝕深度。所述沉積步驟使用的工藝氣體包括C4F8。所述沉積步驟中僅施加等離子體激勵(lì)源而不施加偏壓源。所述第一刻蝕步驟使用的工藝氣體包括Ar，He, 02和SF6中的一種或至少兩種組
口 O所述第一刻蝕步驟中既施加等離子體激勵(lì)源又施加偏壓源。所述第二刻蝕步驟使用的工藝氣體包括SF6。所述第二刻蝕步驟中僅施加等離子體激勵(lì)源而不施加偏壓源。所述阻擋層為聚合物，該聚合物通過(guò)等離子體與被刻蝕硅片的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。所述偏壓源為直流電源，在刻蝕過(guò)程中所述偏壓源的作用使得等離子體對(duì)硅片進(jìn) 行轟擊。該工藝采用的等離子體加工設(shè)備包括相對(duì)設(shè)置的上極板和下極板，所述等離子體 激勵(lì)源通過(guò)所述上極板施加，所述偏壓源通過(guò)所述下極板施加。上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)所述方法由沉積步驟、第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟三個(gè)步驟組成一個(gè)刻蝕單 元，整個(gè)刻蝕過(guò)程中重復(fù)執(zhí)行所述刻蝕單元直至達(dá)到預(yù)定的刻蝕深度。所述沉積步驟中進(jìn)行等離子體各向同性沉積，以在刻蝕面、側(cè)壁和所述光阻層的表面覆蓋阻擋層，保證側(cè)壁上阻擋層的厚度可以對(duì)側(cè)壁進(jìn)行有效的保護(hù)，同時(shí)刻蝕面也不 會(huì)沉積過(guò)多的阻擋層。所述第一刻蝕步驟中進(jìn)行等離子體各向異性刻蝕，以保證較快的刻蝕速率去除所 述刻蝕面上覆蓋的阻擋層而使所述刻蝕面暴露，同時(shí)使側(cè)壁的阻擋層不受損害，而所述光 阻層被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕。 所述第二刻蝕步驟中進(jìn)行各向同性刻蝕，以刻蝕暴露的刻蝕面，使得刻蝕面的深 度增加，所述側(cè)壁被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕，而所述光阻層在該各向同性刻蝕 中不受損傷。綜上可見，所述沉積步驟、第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟在傳統(tǒng)的等離子體加工 設(shè)備中即可完成，達(dá)到對(duì)光阻層的較大選擇比、較快的刻蝕速率和較好的側(cè)壁保護(hù)效果，不 需要使用低頻脈沖電源等復(fù)雜的設(shè)備，有利于設(shè)備的維護(hù)和降低設(shè)備成本。


通過(guò)附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中 相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示 出本發(fā)明的主旨。圖IA至IG為典型的深硅刻蝕工藝的刻蝕過(guò)程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中深硅刻蝕方法的流程圖；圖3A至圖3F為本發(fā)明實(shí)施例中深硅刻蝕方法的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中深硅刻蝕方法采用的等離子體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限 制。其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表 示裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。深硅刻蝕工藝需要刻蝕去除深度為幾十至上百微米的硅材料，為獲得良好的深孔 或深溝槽形貌，就要求深硅刻蝕工藝具有對(duì)光阻層的較大選擇比、較快的刻蝕速率和較好 的側(cè)壁保護(hù)效果。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，目前的深硅刻蝕工藝中，通過(guò)刻蝕步驟對(duì)硅片的偏壓采 用低頻脈沖電源，而沉積步驟不施加偏壓，既有利于形成各向異性的刻蝕又可避免持續(xù)的 對(duì)光阻層進(jìn)行轟擊，能夠有效提高對(duì)光阻層的刻蝕選擇比，同時(shí)能夠得到較快的刻蝕速率， 從而滿足深硅刻蝕的工藝要求，然而，低頻脈沖電源由于需要連接刻蝕腔室的下電極，對(duì)工 藝腔室內(nèi)的等離子體提供脈沖式的偏置電壓，因此在整體結(jié)構(gòu)上較之普通的直流偏壓電源 更為復(fù)雜，這樣不僅增加了設(shè)備成本，也給刻蝕設(shè)備的維護(hù)帶來(lái)不便?；诖?，本發(fā)明提供一種深硅刻蝕的方法，不需要采用低頻脈沖電源也能夠滿足工藝要求，即對(duì)光阻層的較大選擇比、較快的刻蝕速率和較好的側(cè)壁保護(hù)效果。以下結(jié)合附 圖詳細(xì)說(shuō)明所述深硅刻蝕方法的具體實(shí)施例。為突出本發(fā)明的特點(diǎn)，附圖中沒(méi)有給出與本 發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)必然直接相關(guān)的部分。圖2為所述深硅刻蝕方法的流程圖。如圖所示，該方法包括以下步驟步驟Si，刻蝕未被光阻層覆蓋的硅片表面，以形成刻蝕面和基本垂直于所述刻蝕 面的側(cè)壁。其中，所述刻蝕面基本平行于硅片表面(水平面)，未被光阻層覆蓋，其為刻蝕反 應(yīng)的主要發(fā)生面，深硅刻蝕過(guò)程中刻蝕面的深度逐漸增加。步驟S2，沉積步驟 進(jìn)行各向同性等離子體沉積，以在刻蝕面、側(cè)壁和所述光阻層 的表面覆蓋阻擋層。所述阻擋層例如為聚合物，該聚合物通過(guò)等離子體與被刻蝕硅片或光 阻層的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，其化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，不易被腐蝕去除。步驟S3，第一刻蝕步驟進(jìn)行各向異性等離子體刻蝕，以去除所述刻蝕面上覆蓋 的阻擋層而使所述刻蝕面暴露，而所述光阻層被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕。在各 向異性等離子體刻蝕過(guò)程中，等離子體具有垂直于刻蝕面的方向性，水平面上的刻蝕速率 遠(yuǎn)大于豎直面(例如側(cè)壁)上的刻蝕速率。步驟S4,第二刻蝕步驟進(jìn)行各向同性等離子體刻蝕，以刻蝕所述暴露的刻蝕面， 使得所述刻蝕面的深度逐漸增加，所述側(cè)壁被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕，而由于 此步驟刻蝕為各向同性，對(duì)光阻層沒(méi)有直接的作用，因此所述光阻層在該各向同性刻蝕中 不受損傷。步驟S5，依次循環(huán)重復(fù)所述沉積步驟、第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟直至刻蝕面 達(dá)到預(yù)定的刻蝕深度，從而完成整個(gè)深硅刻蝕過(guò)程。圖3A至圖3F為本實(shí)施例中深硅刻蝕方法的示意圖；圖4為所述深硅刻蝕方法采 用的等離子體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3A所示，提供一硅片300，該硅片300上覆蓋有光阻層301，所述光阻層301 中具有刻蝕圖案301a，于是所述硅片表面300形成暴露區(qū)域300a，即未被光阻層覆蓋的硅 片表面300a。所述光阻層301可以采用傳統(tǒng)的曝光、顯影工藝制作，在此不再詳述。如圖4所示，等離子體加工設(shè)備包括工藝腔室201，位于所述工藝腔室201內(nèi)的 靜電卡盤203和進(jìn)氣噴嘴204，待加工的硅片被靜電卡盤203吸附固定，工藝氣體由進(jìn)氣噴 嘴204輸入工藝腔室201，所述進(jìn)氣噴嘴204與靜電卡盤203相對(duì)設(shè)置，它們之間的空間內(nèi) 的工藝氣體在上電極(圖中未示出)輸入功率的激發(fā)下，電離形成等離子體205，所述靜電 卡盤203兼做下電極，用于向等離子體施加偏置電壓。所述上電極是噴嘴上方產(chǎn)生等離子 體的系統(tǒng)統(tǒng)稱，位置接近噴嘴，所述噴嘴除了可以設(shè)計(jì)在上方進(jìn)氣，還可以采用下部進(jìn)氣或 側(cè)壁進(jìn)氣等方式。進(jìn)行深硅刻蝕工藝時(shí)，所述硅片300被傳送入工藝腔室201內(nèi)的靜電卡盤203上， 如圖3B和圖2所示，參照步驟Si，刻蝕未被光阻層覆蓋的硅片表面300a，以形成刻蝕面302 和基本垂直于所述刻蝕面302的側(cè)壁303。此步驟的刻蝕可以為各向同性等離子體也可以 為各向異性等離子體刻蝕，目的是打開硅片300表面以形成刻蝕面。如圖3C和圖2所示，參照步驟S2，沉積步驟進(jìn)行各向同性等離子體沉積，以在刻 蝕面302、側(cè)壁303和所述光阻層301的表面覆蓋阻擋層304 ；該沉積步驟中的工藝氣體例 如采用C4F8，工藝腔室201只加上電極輸入功率，其功率范圍為800 2500W，而下電極并不輸入偏壓功率，這樣一來(lái)由上電極施加的激勵(lì)源激發(fā)和維持的等離子體205a為各向同性， 對(duì)所述刻蝕面302、側(cè)壁303和所述光阻層301的表面均有作用，反應(yīng)生成所述阻擋層304， 該阻擋層304例如為聚合物，該聚合物通過(guò)等離子體與被刻蝕硅片或光阻層的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn) 生，其化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，不易被腐蝕去除。圖3C中空心圓圈表示等離子體205a中的粒子。如圖3D和圖2所示，參照步驟S3，第一刻蝕步驟進(jìn)行各向異性等離子體刻蝕，以 去除所述刻蝕面302上覆蓋的阻擋層304a(見圖3C)而使所述刻蝕面302暴露，而所述光 阻層301被其上覆蓋的阻擋層304c保護(hù)而不被刻蝕；在各向異性等離子體刻蝕過(guò)程中，等 離子體205b具有垂直于刻蝕面的方向性，水平面上的刻蝕速率遠(yuǎn)大于豎直面(例如側(cè)壁) 上的刻蝕速率，因此側(cè)壁303上覆蓋的阻擋層304b也不會(huì)被刻蝕去除。圖3D中實(shí)心黑圈 表示等離子體205b中的粒子。
所述第一刻蝕步驟使用的工藝氣體包括Ar，He, O2和SF6中的一種或至少兩種組 合，該步驟中既施加等離子體激勵(lì)源又施加偏壓源，例如，上電極功率范圍為300 2500W， 下電極功率為30 500W，所述偏壓源可以為直流電源，在刻蝕過(guò)程中，激勵(lì)源激發(fā)并維持 等離子體205b，所述偏壓源的作用使得等離子體205b對(duì)硅片進(jìn)行物理轟擊，從而形成具有 方向性的各向異性刻蝕。如圖3E和圖2所示，步驟S4，第二刻蝕步驟進(jìn)行各向同性等離子體刻蝕，以刻蝕 所述暴露的刻蝕面302，使得所述刻蝕面302的深度逐漸增加，所述側(cè)壁303被其上覆蓋的 阻擋層304b保護(hù)而不被刻蝕，而由于此步驟刻蝕為各向同性，對(duì)光阻層301沒(méi)有直接的作 用，因此所述光阻層301在該各向同性刻蝕中不受損傷。所述第二刻蝕步驟中，工藝氣體例如為SF6,工藝腔室201內(nèi)上電極施加激勵(lì)源，其 功率范圍為800 2500W，而下電極不施加偏壓源以實(shí)現(xiàn)各向同性等離子體。如圖3F和圖2所示，參照步驟S5 依次循環(huán)重復(fù)所述沉積步驟(步驟S2)、第一刻 蝕步驟(步驟S3)和第二刻蝕步驟(步驟S4)直至刻蝕面302達(dá)到預(yù)定的刻蝕深度，并去 除所述光阻層，從而形成深孔306，完成整個(gè)深硅刻蝕過(guò)程。本實(shí)施例涉及的等離子體加工設(shè)備中，上電極頻率為13. 56MHz，最大功率為 2500W ；下電極頻率為13. 56MHz，最大功率為1200W。本實(shí)施例所述深硅刻蝕方法的一組具體工藝參數(shù)為沉積步驟中工藝氣體C4F8流 量為80SCCm，上電極功率為2500W，壓力20mT，處理時(shí)間為5s ；第一刻蝕步驟中工藝氣體Ar 的流量為50SCCm，上電極功率800W，下電極功率80W，壓力7mT，處理時(shí)間3s ；第二刻蝕步驟 中工藝氣體SF6的流量為200sccm，上電極功率2500W，壓力35mT，處理時(shí)間為12s。本實(shí)施例所述深硅刻蝕方法的另一組具體工藝參數(shù)為沉積步驟中工藝氣體C4F8 流量為80SCCm，上電極功率為2500W，壓力20mT，處理時(shí)間為5s ；第一刻蝕步驟中工藝氣體 O2流量為50sccm，上電極功率400W，下電極功率100W，壓力50mT，處理時(shí)間3s ；第二刻蝕步 驟中工藝氣體SFr1^量為200sccm，上電極功率2500W，壓力35mT，處理時(shí)間為12s。除此之外，第一刻蝕步驟使用的工藝氣體還可以為Ar，He, O2和SF6中的一種或至 少兩種組合。由以上實(shí)施例的描述可見，所述沉積步驟(步驟S2)、第一刻蝕步驟(步驟S3)和 第二刻蝕步驟(步驟S4)實(shí)際上組成一個(gè)刻蝕單元，重復(fù)執(zhí)行所述刻蝕單元完成整個(gè)深硅 刻蝕工藝過(guò)程。
所述沉積步驟中進(jìn)行等離子體各向同性沉積，以在刻蝕面、側(cè)壁和所述光阻層的 表面覆蓋阻擋層，保證側(cè)壁上阻擋層的厚度可以對(duì)側(cè)壁進(jìn)行有效的保護(hù)，同時(shí)刻蝕面也不 會(huì)沉積過(guò)多的阻擋層。
所述第一刻蝕步驟中進(jìn)行等離子體各向異性刻蝕，以保證較快的刻蝕速率去除所 述刻蝕面上覆蓋的阻擋層而使所述刻蝕面暴露，同時(shí)使側(cè)壁的阻擋層不受損害，而所述光 阻層被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕。所述第二刻蝕步驟中進(jìn)行各向同性刻蝕，以刻蝕暴露的刻蝕面，使得刻蝕面的深 度增加，所述側(cè)壁被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕，而所述光阻層在該各向同性刻蝕 中不受損傷。綜上可見，所述沉積步驟、第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟在傳統(tǒng)的等離子體加工 設(shè)備中即可完成，達(dá)到對(duì)光阻層的較大選擇比、較快的刻蝕速率和較好的側(cè)壁保護(hù)效果，不 需要使用低頻脈沖電源等復(fù)雜的設(shè)備，有利于設(shè)備的維護(hù)和降低設(shè)備成本。此外，在刻蝕面上覆蓋的阻擋層被打開之后，采用低頻脈沖偏壓的刻蝕工藝仍然 會(huì)間隙式的刻蝕光阻層，而本發(fā)明所述方法的第二刻蝕步驟中的各向同性等離子體不會(huì)對(duì) 光阻層進(jìn)行刻蝕，能夠進(jìn)一步提高對(duì)光阻層的選擇比。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。需 要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅示出了覆蓋光阻層的硅片的情況，實(shí)際上所述硅片上還可以包 括刻蝕停止層、減反射層和硬掩膜層等結(jié)構(gòu)，也同樣適用所述深硅刻蝕方法，也能夠?qū)崿F(xiàn)本 發(fā)明的目的。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi) 容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單 修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種深硅刻蝕方法，首先刻蝕未被光阻層覆蓋的硅片表面，以形成刻蝕面和基本垂直于所述刻蝕面的側(cè)壁，其特征在于，還包括以下步驟沉積步驟進(jìn)行各向同性沉積，以在刻蝕面、側(cè)壁和所述光阻層的表面覆蓋阻擋層；第一刻蝕步驟進(jìn)行各向異性刻蝕，以去除所述刻蝕面上覆蓋的阻擋層而使所述刻蝕面暴露，而所述光阻層被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕；第二刻蝕步驟進(jìn)行各向同性刻蝕，以刻蝕所述暴露的刻蝕面，所述側(cè)壁被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕，而所述光阻層在該各向同性刻蝕中不受損傷；循環(huán)重復(fù)所述沉積步驟、第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟直至達(dá)到預(yù)定的刻蝕深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，所述沉積步驟使用的工藝氣體 包括C4F8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，所述沉積步驟中僅施加等離子 體激勵(lì)源而不施加偏壓源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，所述第一刻蝕步驟使用的工藝 氣體包括Ar，He, O2和SF6中的一種或至少兩種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，所述第一刻蝕步驟中既施加等 離子體激勵(lì)源又施加偏壓源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，所述第二刻蝕步驟使用的工藝 氣體包括SF6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，所述第二刻蝕步驟中僅施加等 離子體激勵(lì)源而不施加偏壓源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，所述阻擋層為聚合物，該聚合物 通過(guò)等離子體與被刻蝕硅片的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求3、5或7所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，所述偏壓源為直流電源， 在刻蝕過(guò)程中所述偏壓源的作用使得等離子體對(duì)硅片進(jìn)行轟擊。
10.根據(jù)權(quán)利要求3、5或7所述的深硅刻蝕方法，其特征在于，該工藝采用的等離子體 加工設(shè)備包括相對(duì)設(shè)置的上極板和下極板，所述等離子體激勵(lì)源通過(guò)所述上極板施加，所 述偏壓源通過(guò)所述下極板施加。
全文摘要
本發(fā)明提供一種深硅刻蝕方法，首先刻蝕未被光阻層覆蓋的硅片表面，以形成刻蝕面和基本垂直于所述刻蝕面的側(cè)壁，還包括以下步驟沉積步驟進(jìn)行各向同性沉積，以在刻蝕面、側(cè)壁和所述光阻層的表面覆蓋阻擋層；第一刻蝕步驟進(jìn)行各向異性刻蝕，以去除所述刻蝕面上覆蓋的阻擋層而使所述刻蝕面暴露，而所述光阻層被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕；第二刻蝕步驟進(jìn)行各向同性刻蝕，以刻蝕所述暴露的刻蝕面，所述側(cè)壁被其上覆蓋的阻擋層保護(hù)而不被刻蝕，而所述光阻層在該各向同性刻蝕中不受損傷；循環(huán)重復(fù)所述沉積步驟、第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟直至達(dá)到預(yù)定的刻蝕深度。所述方法不需要使用低頻脈沖電源等復(fù)雜的設(shè)備，有利于設(shè)備的維護(hù)和降低設(shè)備成本。
文檔編號(hào)C23F1/12GK101962773SQ200910089819
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者周洋 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司