基片刻蚀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种基片刻蚀方法。
【背景技术】
[0002]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。而且，针对不同的应用，对深硅刻蚀工艺所获得的基片形貌的要求也不同，例如，在封装领域中，通常要求获得的沟槽具有倾斜的侧壁，以满足后续的其他工艺需求，同时为了保证器件的性能和稳定，要求沟槽的顶部开口倾斜呈V字型、侧壁中部和底部陡直且底部表面光滑，如图1所示。
[0003]现有的一种基片刻蚀方法，其采用单步刻蚀的方法对基片进行刻蚀工艺，即，连续刻蚀基片直至达到工艺所需的总刻蚀深度。在刻蚀基片的过程中，该方法还通过设定不同的偏压功率来调节侧壁的倾斜角度(沟槽侧壁与沟槽底面之间的夹角)。具体地，偏压功率越高，则侧壁的倾斜角度越大；反之，偏压功率越低，则侧壁的倾斜角度越小。典型的工艺参数为:刻蚀气体为SF6和O2的混合气体，其中，SF6的流量为105SCCm，O2的流量为68sCCm ；反应腔室的腔室压力为33mT ;激励功率为500W ;偏压功率为100W ;工艺时间为600s。
[0004]图2为经由现有的基片刻蚀方法并采用上述工艺参数获得的基片的扫描电镜图。如图2所示，沟槽的顶部开口的倾斜角度过大，且随着工艺时间的增加，侧壁底部的关键尺寸收缩严重，这会导致刻蚀中断。从而造成工艺无法正常进行。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种基片刻蚀方法，其可以获得沟槽的顶部开口倾斜呈V字型、侧壁中部和底部陡直且底部表面光滑的理想基片形貌。
[0006]为实现本发明的目的而提供一种基片刻蚀方法，包括以下步骤:
[0007]SI，向反应腔室通入刻蚀气体、钝化气体和辅助气体，并开启激励电源和偏压电源；并且，通过提高腔室压力、增大所述钝化气体的流量、减小所述刻蚀气体的流量以及降低所述偏压电源的偏压功率，而减小沟槽的顶部开口的倾斜角度；
[0008]S2，在经过预设的工艺时间之后，通过降低腔室压力、增大所述刻蚀气体和钝化气体的流量，而增大沟槽的侧壁中部和底部的倾斜角度；
[0009]其中，所述刻蚀气体包括氟和硫的化合物气体；所述钝化气体包括氧气；所述辅助气体包括惰性气体。
[0010]优选的，在步骤SI中，所述腔室压力的取值范围在30?60mT。
[0011]优选的，在步骤SI中，所述腔室压力的取值范围在40?50mT。
[0012]优选的，在步骤SI中，所述钝化气体的流量的取值范围在20?60sccm。
[0013]优选的，在步骤SI中，所述钝化气体的流量的取值范围在30?50sccm。
[0014]优选的，在步骤SI中，所述惰性气体的流量的取值范围在40?80sccm。
[0015]优选的，在步骤SI中，所述偏压功率的取值范围在20?40W
[0016]优选的，在步骤S2中，所述腔室压力的取值范围在15?40mT。
[0017]优选的，在步骤S2中，所述腔室压力的取值范围在20?30mT。
[0018]优选的，在步骤S2中，所述钝化气体的流量的取值范围在20?60sccm。
[0019]优选的，在步骤S2中，所述惰性气体的流量的取值范围在40?80SCCm。
[0020]优选的，在步骤S2中，所述偏压功率的取值范围在20?80W。
[0021]优选的，在步骤SI和S2中，所述激励电源的激励功率的取值范围在400?900W。
[0022]优选的，在步骤SI和S2中，所述激励电源的激励功率的取值范围在500?600W。
[0023]优选的，所述氟和硫的化合物气体包括三氟化氮、氟硫化合物或者二者的混合气体。
[0024]优选的,所述惰性气体包括氦气。
[0025]本发明具有以下有益效果:
[0026]本发明提供的基片刻蚀方法，其分为两个步骤，在第一个步骤中，提高腔室压力、增大钝化气体的流量、减小刻蚀气体的流量以及降低偏压电源的偏压功率，由于较高的腔室压力可以增加气体的离化率，同时增大各向同性刻蚀,这有利于促进等离子体刻蚀沟槽的顶部开口，从而可以减小沟槽的顶部开口的倾斜角度；此外，较大的钝化气体的流量和较小的刻蚀气体的流量有利于保护沟槽侧壁，从而使得沟槽底部的宽度随着刻蚀深度的增加而逐渐收缩，即，使沟槽的顶部开口的倾斜角度逐渐减小。在第二个步骤中，通过降低腔室压力、增大刻蚀气体和钝化气体的流量，可以增大各向异性刻蚀，从而有利于刻蚀出侧壁陡直的形貌，即，增大沟槽的侧壁中部和底部的倾斜角度，从而可以获得侧壁的倾斜角度垂直的基片形貌；同时，通过增大刻蚀气体和钝化气体的流量，可以避免因随着工艺时间的增力口，侧壁底部的关键尺寸出现收缩而出现刻蚀中断的现象，从而可以在保证侧壁陡直的基础上，使沟槽顺利达到预设的总刻蚀深度。
[0027]此外，在上述两个步骤中，均采用较低的偏压功率，这是因为较高的偏压功率会因等离子体的能量过大而损伤沟槽表面，而且还会使沟槽的顶部开口陡直，从而无法获得倾斜角度较小的V字型开口。
【附图说明】
[0028]图1为理想的基片形貌的示意图；
[0029]图2为采用现有的基片刻蚀方法获得的基片形貌的扫描电镜图；
[0030]图3为本发明提供的基片刻蚀方法的流程框图；
[0031]图4为侧壁带有弧度的基片形貌的扫描电镜图；
[0032]图5A为采用本发明提供的刻蚀方法获得的基片形貌的扫描电镜图；以及
[0033]图5B为采用本发明提供的刻蚀方法获得的基片形貌的扫描电镜放大图。
【具体实施方式】
[0034]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的基片刻蚀方法进行详细描述。
[0035]图3为本发明提供的基片刻蚀方法的流程框图。请参阅图1，该方法包括以下步骤:
[0036]SI，向反应腔室通入刻蚀气体、钝化气体(亦称保护气体)和辅助气体，并开启激励电源(例如射频电源),激励电源向反应腔室施加激励功率，以使反应腔室内的刻蚀气体激发形成等离子体；开启偏压电源，偏压电源向基片施加偏压功率，以使等离子体刻蚀基片，直至对基片刻蚀预定刻蚀深度。并且，在本步骤中，通过提高腔室压力、增大钝化气体的流量、减小刻蚀气体的流量以及降低偏压电源的偏压功率，可以减小沟槽的顶部开口的倾斜角度。
[0037]S2，在经过预设的工艺时间之后，通过腔室压力、增大刻蚀气体和钝化气体的流量，而增大沟槽的侧壁中部和底部的倾斜角度。
[0038]由于较高的腔室压力可以增加气体的离化率，同时增大各向同性刻蚀,这有利于促进等离子体刻蚀沟槽的顶部开口，从而可以减小沟槽的顶部开口的倾斜角度；此外，通过采用较大的钝化气体的流量和较小的刻蚀气体的流量，有利于保护沟槽侧壁，从而使得沟槽底部的宽度随着刻蚀深度的增加而逐渐收缩，即，使沟槽的顶部开口的倾斜角度逐渐减小。因此，通过在步骤SI中提高腔室压力、增大钝化气体的流量以及减小刻蚀气体的流量，可以使沟槽的顶部开口倾斜