[发明专利]一种高深宽比硅结构的侧壁平滑方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，特别是涉及一种高深宽比硅结构的侧壁平滑方法。

背景技术

在半导体制造领域中，在硅衬底上刻蚀深沟槽或深孔是一种重要的加工手段。愈来愈多的器件正朝着高深宽比的结构发展，目前高深宽比结构已成为实现传感器件、模具和微流体沟道等结构的一个重要条件。

在高深宽比硅结构的制造过程中，常用的硅刻蚀方法主要有湿法刻蚀、金属掩蔽刻蚀、低温刻蚀和Bosch工艺交替刻蚀。其中湿法刻蚀利用KOH等化学溶液对硅进行腐蚀，反应生成物进入溶液通过清洗等步骤排出，其选择比较高，但各向异性较差，并且容易残留杂质离子；金属掩蔽刻蚀的选择比较大，但会形成微针效应；低温刻蚀采用低温钝化的方法来提高各向异性，需要复杂的低温控制系统；Bosch工艺交替刻蚀采用交替进行的刻蚀和侧壁钝化来实现各向异性，该方法应用最广泛，但这种交替刻蚀的方法不可避免的将会在侧壁产生波纹，降低了侧壁的平滑度。因此，为了提高高深宽比结构的侧壁表面质量，需要研制一种提高侧壁平滑度的新方法。

目前，为了提高高深宽比硅结构的侧壁平滑度，公开号为CN 102431960A的专利文件公开了一种硅通孔刻蚀方法，该专利采用刻蚀气体和侧壁保护气体同时供应的刻蚀方法制备硅通孔，但该方法对刻蚀速率有很大的影响。还有的侧壁平滑方法在刻蚀到一定阶段，利用大量氧气将聚合物的氧化层分解掉，并将刻蚀形成的沟槽中暴露出来的晶体硅氧化形成氧化硅，但该方法过程时间长，氧化硅形成条件和厚度不易控制，且整个过程十分缓慢。因此，业界迫切需要一种简单易行，快速提高高深宽比硅结构侧壁平滑度的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高深宽比硅结构的侧壁平滑方法，用于解决现有技术中高深宽比硅结构制作过程时间过长、高深宽比硅结构侧壁平滑度低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高深宽比硅结构的侧壁平滑方法，包括步骤：于硅衬底中形成高深宽比硅结构，并于所述高深宽比硅结构的侧壁形成含氟聚合物。

作为本发明的高深宽比硅结构的侧壁平滑方法的一种优选方案，所述含氟聚合物为聚四氟乙烯。

作为本发明的高深宽比硅结构的侧壁平滑方法的一种优选方案，所述侧壁平滑方法包括以下步骤：

1）提供一硅衬底，采用热氧化法于所述硅衬底表面形成氧化硅层，并采用光刻工艺制备于需制作高深宽比硅结构的位置具有刻蚀窗口的氧化硅掩膜；

2）采用感应耦合等离子刻蚀法从所述刻蚀窗口对所述硅衬底交替进行刻蚀与钝化，形成高深宽比硅结构；

3）以CF₄、C₄F₈、C₄F₆、C₅F₈的一种或其任意混合为反应源气体，采用感应耦合等离子体增强化学气相沉积法于所述高深宽比硅结构侧壁沉积含氟聚合物；

4）去除所述氧化硅掩膜。

优选地，步骤2）中，采用SF₆及O₂混合气体作为刻蚀气体对所述硅衬底进行刻蚀，采用C₄F₈作为钝化气体对所述硅衬底进行钝化。

进一步地，对所属硅衬底进行刻蚀时，所述SF₆的流量为100~160sccm，所述O₂的流量为10~16sccm，射频功率为500~700W，气压为90~100mtorr；对所属硅衬底进行钝化时，所述C₄F₈的流量为60~100sccm，射频功率为500~700W，气压为90~100mtorr。

作为本发明的高深宽比硅结构的侧壁平滑方法的一种优选方案，所述反应源气体的流量为100~300sccm，射频功率为500~800W，气压为30~100mtorr。

作为本发明的高深宽比硅结构的侧壁平滑方法的一种优选方案，所述侧壁平滑方法包括以下步骤：

1）提供一硅衬底，采用热氧化法于所述硅衬底表面形成氧化硅层，并采用光刻工艺制备于需制作高深宽比硅结构的位置具有刻蚀窗口的氧化硅掩膜；

2）采用感应耦合等离子刻蚀法从所述刻蚀窗口对所述硅衬底交替进行刻蚀与钝化，形成高深宽比硅结构；

3）将聚四氟乙烯的乙酸丁酯溶液采用喷涂法沉积于所述高深宽比硅结构侧壁表面，并进行加热以使所述乙酸丁酯溶剂全部挥发；

4）去除所述氧化硅掩膜。