[发明专利]斜孔刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种斜孔刻蚀方法。

背景技术

随着MEMS器件和MEMS系统被越来越广泛地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技术中最炙手可热的工艺之一。斜孔的刻蚀工艺是目前能够实现TSV及封装领域的重要手段，这是因为：对于直孔来说，尤其是具有一定深宽比的直孔，会加大后道的PVD填充的难度，而斜孔(倾斜角度在85°左右)更有利于后道的PVD填充。

现有的斜孔刻蚀方法是采用SF₆、C₄F₈和O₂的混合气体作为刻蚀气体在硅片上单步刻蚀斜孔。典型的工艺参数为：SF₆的气流量为700sccm；C₄F₈的气流量为100sccm；O₂的气流量为50sccm；激励功率为2000W；偏压功率为20W。图1为采用现有的斜孔刻蚀方法获得的斜孔的电镜扫描图。由图1可知，上述斜孔刻蚀方法在实际应用中存在以下缺陷：

其一，采用现有的斜孔刻蚀方法获得的斜孔的倾斜角度在60°左右，这无法满足某些工艺的要求，例如在3D-IC领域，通常要求斜孔的倾斜角度在80～88°左右。

其二，由于C₄F₈的大量加入，由其产生的CF基团自掩膜效应会使得斜孔侧壁粗糙。同时，较高的离子轰击能量也会使得斜孔侧壁粗糙。

其三，由于受到开口尺寸限制以及掩膜阻挡，气流会在斜孔顶部形成一个流场静止区，导致气体在斜孔顶部滞留时间过长，从而造成顶部的各向同性刻蚀严重，进而会在斜孔顶部出现较大的线宽损失，例如原本10μm的线宽，会因各向同性刻蚀增大至20～30μm。

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，提出了一种斜孔刻蚀方法，其不仅可以获得理想的斜孔刻蚀形貌，即：倾斜角度在80～88°的范围内、侧壁平滑且无线宽损失，而且还可以提高刻蚀速率，从而既满足了TSV工艺的要求，又提高了工艺效率。

为实现本发明的目的而提供一种斜孔刻蚀方法，包括以下步骤：

向反应腔室内通入刻蚀气体，并开启激励电源和偏压电源，以在硅片的待刻蚀表面上刻蚀斜孔；其中，所述刻蚀气体包括SF₆和O₂；所述SF₆与O₂的气流量比例、工艺压强、激励功率和偏压功率的设置方式为：通过增大所述SF₆与O₂的气流量比例，以及提高所述工艺压强、激励功率和偏压功率，而获得理想的斜孔刻蚀形貌。

优选的，所述工艺压强的取值范围在250～300mT。

优选的，所述SF₆与O₂的气流量比例的取值范围在3:1～5:1。

优选的，所述O₂的气流量的取值范围在50～150sccm。

优选的，所述SF₆的气流量的取值范围在300～600sccm。

优选的，所述刻蚀气体还包括C₄F₈，且所述C₄F₈的气流量的设置方式为：通过减小所述C₄F₈的气流量，可以在避免侧壁粗糙的前提下，实现增强对所述斜孔的侧壁顶部的保护。

优选的，所述C₄F₈与SF₆的气流量比例不大于0.1。

优选的，所述C₄F₈的气流量不大于50sccm。

优选的，所述激励功率的取值范围在2000～2500W。

优选的，所述偏压功率的取值范围在150～250W。

本发明具有以下有益效果：