[发明专利]硅深刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种硅深刻蚀方法，包括以下步骤：采用各向同性刻蚀硅片，控制硅槽的顶部开口为预设的刻蚀形貌；通过聚合物沉积，在硅槽的内壁形成聚合物保护层；采用各向异性刻蚀硅槽的底部的聚合物保护层，将硅槽的底部的聚合物保护层刻蚀干净；采用各向异性刻蚀硅槽的底部，直至硅槽的深度为所需深度。其通过增加聚合物沉积，在硅槽的内壁形成聚合物保护层的工艺，在对硅槽的底部的聚合物保护层进行刻蚀过程中，有选择的保护了硅槽的顶部开口形貌，最终在对硅片刻蚀后，获得了圆滑的顶部，陡直的侧壁，以及顶部和底部光滑的硅槽形貌，有效地解决了现有的硅深刻蚀工艺无法得到更为圆滑的硅槽的顶部开口形貌的问题。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种硅深刻蚀方法。

背景技术

随着MEMS（现代微机电系统，Micro Electro Mechanical System）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，同时由于TSV（硅通孔刻蚀，ThroughSilicon Etch）技术在未来封装领域的广阔前景，干法等离子体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。硅的深槽刻蚀是一种常见的刻蚀工艺，根据不同的应用，对干法刻蚀形貌存在不同的要求，以满足后续其他工艺要求。

目前，常用的硅深刻蚀工艺之一为单步刻蚀，通过调节BRF（射频偏压，Bias RadioFrequency）获得不同的硅槽的侧壁形貌，采用较高的BRF可以获得较直的硅槽的侧壁形貌，采用较低的BRF可以获得较倾斜的硅槽的侧壁形貌，但该技术不能有效控制硅槽的顶部开口的形貌，并且硅槽的底部CD（工艺线宽，Critical Dimension）收缩严重，随着刻蚀时间的延长，刻蚀终止。

发明内容

基于此，有必要针对无法控制硅槽的顶部开口形貌的问题，提供一种硅深刻蚀方法。

一种硅深刻蚀方法，包括以下步骤：

S100，采用各向同性刻蚀硅片，控制硅槽的顶部开口为预设的刻蚀形貌；

S200，通过聚合物沉积，在所述硅槽的内壁形成聚合物保护层；

S300，采用各向异性刻蚀所述硅槽的底部的聚合物保护层，将所述硅槽的底部的聚合物保护层刻蚀干净；

S400，采用各向异性刻蚀所述硅槽的底部，直至所述硅槽的深度为所需深度。

其中，所述步骤S100中，采用的刻蚀气体为含F较多的气体；

其中，所述采用各向同性刻蚀硅片时的上电极功率为300—5000W，下电极功率为0—50W。

其中，所述步骤S100还包括通入氧气的步骤，以及通入Ar、N₂、He中的一种或几种气体作为载气的步骤；其中，所述氧气的流量比值小于或等于20%。

其中，所述步骤S200中，采用C_xF_y气体进行所述聚合物沉积；

其中，所述聚合物沉积的上电极功率为300—500W，下电极功率为0—50W。

其中，所述步骤S300中，采用CF_x、CH_xF_y、Cl₂、HBr、SF₆中的一种或几种进行刻蚀；

其中，所述采用各向异性刻蚀所述硅槽的底部的聚合物保护层时的上电极功率为300—5000W，下电极功率为10—200W。

其中，所述步骤S300中，还包括通入Ar、N₂、He、或O₂中的一种或几种作为载气的步骤。