[发明专利]斜孔刻蚀方法

说明书

本发明提供的斜孔刻蚀方法，其包括以下步骤：横向刻蚀步骤，以进行各向同性刻蚀为主，扩大斜孔顶部的开口，同时控制斜孔侧壁的倾斜角度范围；深度刻蚀步骤，以进行各向异性刻蚀为主，以在增加斜孔的深度的同时，微调斜孔侧壁的倾斜角度及粗糙度。本发明提供的斜孔刻蚀方法，其可以在保证获得理想斜孔的倾斜角度和形貌的前提下，解决侧壁顶部出现凹陷的问题。

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

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。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。

现有的一种斜孔刻蚀方法包括以下步骤：

步骤一，采用两步法刻蚀倾斜式深孔，第一步设置下电极功率为0W，可以增加聚合物沉积在侧壁的速率，避免因侧壁保护不足而造成F自由基各向同性刻蚀过重，从而造成侧壁顶部出现严重的凹陷(bowing)。第二步设置下电极功率为10-30W，可以加快粒子在垂直方向上的刻蚀速率，从而可以避免因粒子能量不足而造成的刻蚀时间过长，最终可以获得顶部仅具有很小的凹陷的深孔形貌。同时，通过控制刻蚀时间，使刻蚀深度略大于所需的目标刻蚀深度。

步骤二，采用丙酮湿法或等离子体干法刻蚀法去除衬底表面的光刻胶掩膜。

步骤三，采用物理减薄，或采用等离子体干法刻蚀的方式对衬底进行整体减薄，直至消除顶部凹陷。

上述斜孔刻蚀方法在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，在步骤一中，由于在刻蚀的第一步中形成的凹陷尺寸很难控制，导致步骤三无法精确到刚好消除该凹陷。而且，对于直径较小的深孔来说，形成的凹陷更严重，导致在完全去除凹陷部分之后的刻蚀深度无法满足工艺要求。

其二，步骤二和步骤三的增加导致整个工艺过程复杂，且步骤三中对衬底进行整体减薄可能会造成斜孔的倾斜角度或形貌被破坏。

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，其可以在保证获得理想斜孔的倾斜角度和形貌的前提下，解决侧壁顶部出现凹陷的问题。

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：

横向刻蚀步骤，以进行各向同性刻蚀为主，扩大斜孔顶部的开口，同时控制斜孔侧壁的倾斜角度范围；

深度刻蚀步骤，以进行各向异性刻蚀为主，以在增加斜孔的深度的同时，微调所述斜孔侧壁的倾斜角度及粗糙度。

优选的，通过分别调节所述横向刻蚀步骤和深度刻蚀步骤的工艺参数，来调整所述斜孔侧壁的倾斜角度范围和所述斜孔的深度，从而达到控制所述斜孔的整体形貌的目的。

优选的，所述工艺参数包括工艺时间和/或工艺气体的流量。

优选的，所述斜孔刻蚀方法采用的工艺气体包括刻蚀气体和辅助气体，其中，所述刻蚀气体包括SF₆；所述辅助气体包括O₂和C₄F₈。

优选的，在所述横向刻蚀步骤中，所述SF₆的气体流量与O₂的气体流量的比例为10:1；所述SF₆的气体流量与C₄F₈的气体流量的比例在3:1～4:1之间。