[发明专利]硅深孔刻蚀方法

说明书

本发明提供的硅深孔刻蚀方法，其包括以下步骤：沉积步骤，用于在硅孔侧壁沉积一层聚合物；刻蚀过渡步骤，用于排出硅孔内的沉积气体及反应生成物；刻蚀步骤，用于刻蚀硅孔底部的聚合物，同时增加刻蚀深度；沉积过渡步骤，用于排出硅孔内的刻蚀气体及反应生成物；循环进行上述四个步骤，直至达到所需的总刻蚀深度。本发明提供的硅深孔刻蚀方法，其可以避免因产生刻蚀步骤和沉积步骤的进气错位现象而造成的刻蚀剖面侧壁损伤，从而可以改善工艺结果。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种硅深孔刻蚀方法。

背景技术

近年来，随着MEMS器件和系统被越来越广泛地应用于汽车和消费电子领域，以及TSV(Through Silicon Etch，通孔刻蚀)在未来封装领域的广阔前景，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。深硅刻蚀工艺相对于一般的

深硅刻蚀工艺相对于一般的硅刻蚀工艺，主要区别在于：深硅刻蚀工艺的刻蚀深度远大于一般的硅刻蚀工艺，深硅刻蚀工艺的刻蚀深度一般为几十微米甚至可以达到上百微米，而一般硅刻蚀工艺的刻蚀深度则小于1微米。要刻蚀厚度为几十微米的硅材料，就要求深硅刻蚀工艺具有更快的刻蚀速率，更高的选择比及更大的深宽比。

目前主流的深硅刻蚀工艺为德国Robert Bosch公司发明的Bosch工艺或在Bosch工艺上进行的优化。其主要特点为：整个刻蚀过程是刻蚀步骤与沉积步骤的交替循环。其中刻蚀步骤所采用的刻蚀气体为SF₆，并通过采用较高的腔室压力来增加活性自由基，从而有利于获得较高的刻蚀速率和刻蚀选择比(硅基底相对于掩膜)。沉积步骤所采用的沉积气体为C₄F₈，其可以在侧壁沉积一层聚合物保护膜来保护侧壁不被刻蚀，同时通过采用较低的腔室压力来增强刻蚀反应物的运输，从而避免刻蚀剖面侧壁损伤。

但是，在上述刻蚀过程中，随着刻蚀深度的增加，在硅深孔内形成的部分反应物和生成物很难及时排出，残留的反应物和生成物会阻碍朝向硅深孔底部扩散的刻蚀气体或沉积气体，导致刻蚀气体或沉积气体还未来得及到达硅深孔底部本步骤就已结束，同时切换至下一步骤，从而出现了一种错位现象，即：在进行刻蚀步骤时，硅深孔中还存在有沉积气体；在进行沉积步骤时，硅深孔中还存在有刻蚀气体。这种刻蚀步骤和沉积步骤出现的进气错位现象会造成刻蚀剖面侧壁损伤，如图1所示，为采用上述Bosch工艺获得的硅深孔的整体和局部放大图。由图可知，硅深孔的侧壁产生损伤，且顶部不平直，因此，该刻蚀方法的工艺结果不理想。

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，提出了一种硅深孔刻蚀方法，其可以解决刻蚀剖面侧壁不平滑，工艺结果不理想的缺陷。

为实现本发明的目的而提供一种硅深孔刻蚀方法，包括以下步骤：

沉积步骤，用于在硅孔侧壁和底部沉积一层聚合物；

刻蚀过渡步骤，用于排出硅孔内的沉积气体及反应生成物；

刻蚀步骤，用于刻蚀硅孔侧壁和底部的所述聚合物，同时增加刻蚀深度；

沉积过渡步骤，用于排出硅孔内的刻蚀气体及反应生成物；

循环进行上述四个步骤，直至达到所需的总刻蚀深度。

优选的，所述刻蚀过渡步骤所采用的工艺气体与所述刻蚀步骤所采用的刻蚀气体相同；所述沉积过渡步骤所采用的工艺气体与所述沉积步骤所采用的沉积气体相同。

优选的，所述沉积过渡步骤和刻蚀过渡步骤各自所采用的腔室压力、上电极功率、下电极功率和工艺气体的流量分别相对于所述沉积步骤和刻蚀步骤降低，以促进硅深孔内的所述反应生成物排出。

优选的，在所述沉积过渡步骤和所述刻蚀过渡步骤中，腔室压力的取值范围在5～35mT。