[发明专利]斜槽刻蚀方法

说明书

本发明提供一种斜槽刻蚀方法，其包括以下步骤：向反应腔室内通入SF₆、O₂和C₄F₈作为刻蚀气体，并开启上电极电源和下电极电源，以在硅片的待刻蚀表面上刻蚀斜槽；其中，下电极电源为低频电源；下电极电源的下电极功率、反应腔室的腔室压强以及SF₆、O₂和C₄F₈的流量的设置方式为：提高下电极功率、腔室压强和O₂的流量，同时降低SF₆和C₄F₈的流量，以使得斜槽的侧壁平直，同时提高刻蚀速率。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种斜槽刻蚀方法。

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。硅槽的刻蚀工艺是一种常见的刻蚀工艺，基于不同的应用，对硅槽形貌的要求也不同。例如，在封装领域中，通常需要获得侧壁倾斜的硅槽形貌，以满足后续的其他工艺需求。通常，为了便于后道的PVD填充，一般要求硅槽侧壁的倾斜角度在56°左右，同时对硅槽侧壁的平直度也有一定要求，以保证器件的性能和稳定。

现有的斜槽刻蚀方法是采用SF₆、C₄F₈和O₂的混合气体作为刻蚀气体在硅片上单步刻蚀斜槽。其主要特点为：上电极电源和下电极电源均采用频率为13.56MH_Z的高频射频源，且在腔室压强较低的条件下，通过采用较大的SF₆和O₂的流量比以及较小的偏压功率，实现斜槽的刻蚀形貌。典型的工艺参数为：腔室压强为50mT；SF₆的气流量为500sccm；C₄F₈的气流量为100sccm；O₂的气流量为30sccm；激励功率为2500W；偏压功率为10W。图1为采用现有的斜槽刻蚀方法获得的斜槽的电镜扫描图。由图1可知，上述斜槽刻蚀方法在实际应用中存在以下缺陷：

其一，由于现有的斜槽刻蚀方法采用较大的SF₆和O₂的流量比，即，SF₆的流量相对较大，而O₂的流量相对较小，导致SF₆所起到的各向同性刻蚀作用较强，而O₂所起到的侧壁保护作用较弱，从而造成获得的斜槽的侧壁不够平直。

其二，由于现有的斜槽刻蚀方法采用较低的腔室压强，导致气体的离化率较低、F离子的浓度较低，从而造成刻蚀速率较低，只有9μm/min。另外，由于C₄F₈的大量加入，这增强了其所起到的沉积作用，进一步降低了刻蚀速率。

其三，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。

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，提出了一种斜槽刻蚀方法，其不仅可以使获得的斜槽的侧壁光滑平直，而且还可以提高刻蚀速率，从而既满足了对斜槽的刻蚀形貌的要求，又提高了工艺效率。

为实现本发明的目的而提供一种斜槽刻蚀方法，包括以下步骤：

向反应腔室内通入SF₆、O₂和C₄F₈作为刻蚀气体，并开启上电极电源和下电极电源，以在硅片的待刻蚀表面上刻蚀斜槽；其中，