[发明专利]二氧化硅的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种二氧化硅的刻蚀方法。

背景技术

近年来，随着MEMS器件和MEMS系统被越来越广泛的应用于汽车和消费电子领域，以及TSV通孔刻蚀（Through Silicon Etch）技术在未来封装领域的广阔前景，干法等离子体深硅刻蚀工艺逐渐成为MEMS加工领域及TSV技术中最炙手可热工艺之一。在二氧化硅上刻蚀沟槽是一种常见的刻蚀工艺，而针对不同的应用，对沟槽的刻蚀形貌的要求也不同。例如，某些应用会要求获得侧壁垂直的刻蚀形貌。

现有的二氧化硅的刻蚀方法通常采用碳氟类（CxFy）气体作为刻蚀气体对二氧化硅进行刻蚀，且刻蚀气体的总流量较小；并且，在刻蚀过程中，通常采用较低的腔室压力（4mT）和较高的偏压功率（1000W）。采用该二氧化硅的刻蚀方法获得的刻蚀形貌如图1所示，由图可知，侧壁的倾斜角度为80°，从而该二氧化硅的刻蚀方法无法获得侧壁垂直的刻蚀形貌。

另外，上述二氧化硅的刻蚀方法还存在以下问题，即：由于偏压功率较高，这会导致刻蚀选择比降低，从而无法满足对刻蚀深度要求较高的应用领域。此外，较高的偏压功率还会导致二氧化硅表面和侧壁损伤，从而使得制造对二氧化硅表面和侧壁形貌要求较高的器件时，产品的良品率较低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种二氧化硅的刻蚀方法，其可以在保证二氧化硅表面和侧壁形貌的前提下，获得侧壁垂直的刻蚀形貌。

为实现本发明的目的而提供一种二氧化硅的刻蚀方法，其包括以下步骤：

向反应腔室内通入刻蚀气体和辅助气体，并开启激励电源和偏压电源，以对二氧化硅进行刻蚀；其中，

所述刻蚀气体包括碳氟类气体或者碳氟氢类气体或者两种气体的组合；所述辅助气体包括氢气和氩气；

所述反应腔室的腔室压力和所述偏压电源的偏压功率的设置方式为：通过提高所述腔室压力，同时降低所述偏压功率，而获得侧壁垂直的刻蚀形貌。

优选的，所述激励电源的激励功率的设置方式为：通过提高所述激励功率，而提高刻蚀速率。

优选的，所述氢气和氩气的混合比例为2～10。

优选的，所述碳氟类气体包括C₄F₈或者C₅F₈或者二者的混合气体。

优选的，所述碳氟氢类气体包括CHF₃或者CH₂F₂或者二者的混合气体。

优选的，所述腔室压力的取值范围在6～20mT。

优选的，所述腔室压力的取值范围在7～10mT。

优选的，所述偏压功率的取值范围在300～1000W。

优选的，所述偏压功率的取值范围在400～700W。

优选的，所述激励功率的取值范围在1500～3000W。

优选的，所述激励功率的取值范围在1700～2500W。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的二氧化硅的刻蚀方法，其采用碳氟类气体或者碳氟氢类气体或者两种气体的组合作为刻蚀气体，以及采用氩气和氢气作为辅助气体，其中，氢气不仅可以提高刻蚀选择比，而且由于氢、碳和氟容易产生碳氢氟类聚合物，并沉积在掩膜侧壁，因而可以起到保护掩膜侧壁的作用，同时氩气可以在刻蚀过程中加强物理刻蚀作用，以保证刻蚀速率。因此，上述刻蚀气体和辅助气体的组合有利于提高沟槽侧壁的垂直度。此外，反应腔室的腔室压力和偏压电源的偏压功率的设置方式为：提高腔室压力，同时降低偏压功率，即，相对于现有技术采用较高的腔室压力和较低的偏压功率进行刻蚀，较高的腔室压力有利于气体充分电离，从而可以生成更多的碳氟离子，这有助于提高沟槽侧壁的垂直度以及刻蚀速率。较低的偏压功率不仅可以提高刻蚀选择比，而且还可以防止沟槽侧壁和表面受到损伤，从而可以保证二氧化硅表面和侧壁形貌。

本发明提供的二氧化硅的刻蚀方法，其在上述刻蚀气体和辅助气体，以及较高的腔室压力和较低的偏压功率的综合作用下，最终可以在保证二氧化硅表面和侧壁形貌的前提下，获得侧壁垂直的刻蚀形貌。

附图说明

图1为采用现有的二氧化硅的刻蚀方法获得的刻蚀形貌的电镜扫描图；以及

图2为采用本发明实施例提供的二氧化硅的刻蚀方法获得的刻蚀形貌的电镜扫描图。

具体实施方式