深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备的制造方法

文档序号:8423434阅读:938来源:国知局
深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域,具体地,涉及一种深硅刻蚀方法和一种用于深硅刻蚀的设备。
【背景技术】
[0002]随着微机电器件和微机电系统被越来越广泛的应用于汽车和消费电子领域,以及硅通孔刻蚀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微机电系统加工领域及硅通孔刻蚀技术中最炙手可热工艺之一。
[0003]目前主流的深硅刻蚀工艺为博世工艺或在博世工艺上进行的优化。其主要特点为:整个刻蚀过程为一个循环单元的多次重复,该循环单元包括刻蚀步骤和沉积步骤,即整个刻蚀过程是刻蚀步骤与沉积步骤的交替循环。其中刻蚀步骤的工艺气体为SF6 (或者SF6与含氧化合物),该气体刻蚀硅基底尽管具有很高的刻蚀速率,但由于是各项同性刻蚀,因此很难控制侧壁形貌。为了对减少对侧壁的刻蚀,该工艺加入了沉积步:在侧壁沉积一层聚合物(通常为CFx)保护薄膜来保护侧壁不被刻蚀,从而得到在纵深方向上(垂直方向)的刻蚀剖面。
[0004]一种典型的深硅刻蚀设备的反应腔室如图1所示。在进行深硅刻蚀工艺时,基片10被传入腔室30内,将基片10放置在卡盘20上,当卡盘20完成对基片10的吸附后,工艺气体(包括刻蚀工艺气体,通常为SF6,和沉积工艺气体,通常为CFx)经过气路通入工艺腔室,在射频线圈40的作用下,对工艺气体施加射频功率,使之产生等离子体(包括刻蚀等离子体和沉积等离子体),从而实现对基片10的刻蚀或沉积。在刻蚀步骤中,在基片10上形成沟槽,在相邻两道刻蚀步骤之间的沉积步骤中,CFx形成有机聚合物沉积在沟槽的侧壁上,从而对沟槽的侧壁进行保护。
[0005]但是刻蚀步骤中用的SF6等离子体有很强的电负性,而沉积不中中用CFx等离子体电负性较弱,因此SF6等离子体和CFx等离子体的分布有很大的区别。在上述启辉装置条件下,强电负性SF6等离子体在晶片上方的分布基本上是中心密度低,边缘比中心强,形成马鞍型形状。而较弱电负性CFx等离子体在晶片上方是中心密度高,边缘密度低,与SF6的等离子体分布相反。因此,沉积在沟槽侧壁上的有机聚合物厚度并不均匀,导致沟槽刻蚀形貌较差。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于提供一种深硅刻蚀方法和一种用于深硅刻蚀的设备,利用所述深硅刻蚀方法可以获得刻蚀形貌好、深宽比大的沟槽。
[0007]作为本发明的一个方面,提供一种深娃刻蚀方法,该深娃刻蚀方法包括对设置在反应腔内的基片进行多次等离子刻蚀的步骤以在所述基片上形成沟槽,直至该沟槽的深度达到预定值,其中,所述深硅刻蚀方法还包括,在相邻两次等离子刻蚀步骤之间进行原子层沉积的步骤,以使得所述沟槽的侧壁上覆盖有保护薄膜。
[0008]优选地,所述保护薄膜为Al2O315
[0009]优选地,进行所述等离子刻蚀的步骤的同时,向所述反应腔内通入Cl2。
[0010]优选地,所述保护薄膜为Si02。
[0011]优选地,所述深硅刻蚀方法包括持续地向所述反应腔内通入第一前驱体,在所述原子层沉积步骤中,向所述反应腔内通入第二前驱体,使得所述第一前驱体和所述第二前驱体在所述原子层沉积步骤中生成所述保护薄膜。
[0012]优选地,每次对所述基片进行原子层沉积的步骤包括多个间隔的沉积周期,每个沉积周期包括交替地向所述反应腔内通入所述第一前驱体和第二前驱体,该第一前驱体和第二前驱体用于在所述原子层沉积步骤中生成所述保护薄膜。
[0013]作为本发明的另一个方面,提供一种用于深硅刻蚀的设备,该设备包括具有反应腔的腔室、刻蚀工艺气体源和等离子体发生装置,所述反应腔用于盛放基片,所述刻蚀工艺气体源提供的工艺气体能够经过所述等离子体发生装置进入所述反应腔内部,以对所述基片进行刻蚀,其中,所述设备还包括前驱体源,该前驱体源能够与所述反应腔相通,以能够在所述基片上进行原子层沉积形成保护薄膜。
[0014]优选地,所述前驱体源包括第一前驱体源和第二前驱体源,所述第一前驱体源提供的第一前驱体能够经过所述等离子体发生装置进入所述反应腔内部。
[0015]优选地,所述设备包括第一导管,所述等离子体发生装置包括套在所述第一导管外部的射频线圈,所述第一导管能够将所述刻蚀工艺气体源和所述第一前驱体源与所述反应腔连通。
[0016]优选地,所述设备包括第二导管,该第二导管能够将所述第二前驱体源与所述反应腔连通。
[0017]优选地,所述设备包括选择机构,该选择机构使得所述第一导管和所述第二导管交替地与所述反应腔相通。
[0018]优选地,所述选择机构包括隔板和挡气板,所述隔板上设置有对应于所述第一导管的第一通孔和对应于所述第二导管的第二通孔,所述隔板将所述腔室分隔层隔离腔和所述反应腔,所述挡气板上设置有与所述第一通孔对应的第三通孔和与所述第二通孔对应的第四通孔,所述挡气板能够在第一位置和第二位置之间滑动,当所述挡气板在所述第一位置时,所述第一通孔和所述第三通孔相通,所述第二通孔和所述第四通孔错开,当所述挡气板在所述第二位置时,所述第二通孔与所述第四通孔相通,所述第一通孔与所述第三通孔错开。
[0019]优选地,当所述挡气板在所述第二位置时,该挡气板将所述第一导管密封。
[0020]优选地,所述选择机构还包括能够使得所述第一导管沿该第一导管的轴线方向上下移动的第一驱动模块和使得所述挡气板沿所述隔板滑动的第二驱动模块。
[0021]优选地,所述第一导管的上部设置有法兰,所述等离子体发生装置包括射频线圈,该射频线圈套在所述第一导管的上部,且设置在所述法兰上,所述第一驱动模块还包括套在所述第一导管的上部的波纹管,该波纹管位于所述法兰和所述腔室的顶面之间。
[0022]优选地,所述第二驱动模块包括驱动轴、凸轮、一对限位件和第二电机,所述第二电机固定在所述腔室的顶壁上,所述驱动轴的一端与所述凸轮相连,另一端与所述第二电机相连,所述一对限位件设置在所述挡气板的上表面上,当所述挡气板处于第一位置时,所述一对限位件分别位于所述凸轮的两侧,且与所述凸轮的侧表面相接触。
[0023]优选地,所述隔板上设置有导向滑槽,所述挡气板能够在所述导向滑槽内移动。
[0024]优选地,所述设备还包括冲洗气体源,该冲洗气体源与所述第二导管相通,所述隔离腔的侧壁上设置有与外界选择性相通的出气孔。
[0025]在本发明中,利用原子层沉积的自抑制特性,可以在基片的沟槽侧壁上形成均匀的保护薄膜,从而可以在刻蚀过程中获得较好的刻蚀形貌,并且可以刻蚀得到深宽比较高的沟槽。
【附图说明】
[0026]附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0027]图1是展示现有的用于深硅刻蚀的设备的示意图;
[0028]图2是本发明所提供的深硅刻蚀方法的流程图;
[0029]图3是在本发明所提供的深硅刻蚀方法的一种实施方式中,刻蚀工艺气体、第一前驱体、第二前驱体、冲洗气体和等离子体发生装置的时序图;
[0030]图4是在本发明所提供的深硅刻蚀方法的另一种实施方式中,刻蚀工艺气体、第一前驱体、第二前驱体、冲洗气体和等离子体发生装置的时序图;
[0031]图5a是本发明所提供的用于深硅刻蚀的设备处于第一位置时的主剖
当前第1页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1