环的次数为50?500次。
[0040]其中，该沉积作业的具体流程至少包括以下步骤:向反应腔室内通入沉积气体，例如C4F8或C2F4 ;开启激励电源(例如射频电源)，以在反应腔室内产生等离子体。优选的，沉积作业的工艺参数包括:腔室压力为50mT ;激励功率为2000W ;偏压功率为OW ;沉积气体为C4F8，且C4F8的流量为lOOsccm ;工艺时间为2s ;循环次数为100次；腔室温度为40°C。
[0041]该刻蚀作业的具体流程至少包括以下步骤:停止向反应腔室内通入沉积气体，同时向反应腔室内输入刻蚀气体；开启激励电源(例如射频电源)，以在反应腔室内产生等离子体；开启偏压电源以向衬底施加偏压功率。该刻蚀气体可以为sf6。优选的，刻蚀作业的工艺参数包括:腔室压力为50mT ;激励功率为2000W ;偏压功率为30W ;刻蚀气体为SF6,且SF6的流量为200SCCm ;工艺时间为5s ;循环次数为100次；腔室温度为40°C。
[0042]本步骤所采用的对硅片交替进行刻蚀作业和沉积作业的刻蚀过程与现有技术的区别在于:现有技术的刻蚀过程中，单次沉积作业的工艺时间与单次刻蚀作业的工艺时间的比值通常在2:3，与之相比，在本步骤所采用的刻蚀过程中，减小了单次沉积作业的工艺时间与单次刻蚀作业的工艺时间的比值，以在硅片背面上形成倾斜角度大于90°的斜孔，优选的，该比值不大于2:5。
[0043]完成步骤S2之后获得的斜孔如图5A和5B所示，由图可知，在硅片背面23上形成有斜孔21，该斜孔21的孔壁与底面之间的夹角al小于90°，即，斜孔21的倾斜角度为180°减去该夹角al的差值，由此可知，斜孔21的倾斜角度大于90°。此外，斜孔21未完全贯穿硅片2的厚度，即，斜孔21的预设刻蚀深度应小于硅片2的厚度H1，如图5A所示，在完成步骤S2之后，斜孔21的底面与硅片正面22之间的厚度为H2。
[0044]通过减小单次沉积作业的工艺时间与单次刻蚀作业的工艺时间的比值，可以相对于刻蚀作业缩短沉积作业的总工艺时间，即，在刻蚀斜孔的过程中，增强刻蚀效果而减弱沉积效果，从而可以避免在斜孔底部出现“长草”的现象。此外，通过使整个刻蚀过程采用刻蚀作业与沉积作业的交替循环，可以实现针对上端开口大于下端开口的斜孔具有较大的工艺窗口，从而很容易获得倾斜角度大于90°的斜孔。
[0045]在步骤S3中，如图6所示，可以采用丙酮湿法去胶或者采用等离子体去胶机进行干法去胶的方式去除硅片背面23上的掩膜3，并将硅片正面22与S12衬底去键合，即，使~■者相互脱尚；然后，翻转娃片2且将其背面23键合在S12衬底上。在完成步骤S3之后，硅片正面22朝上，而硅片背面23朝下，此时斜孔21的倾斜角度因硅片2的翻转而改变，即:步骤S3中斜孔21的倾斜角度a2是步骤S3中斜孔21的倾斜角度al的补角，也就是说，al+a2=180°。因此，在完成步骤S3之后，斜孔21的倾斜角度大于90°。
[0046]在步骤S4中，可以采用物理减薄或者采用等离子体干法刻蚀工艺减薄的方式自硅片正面对硅片的厚度进行整体减薄。完成步骤S4之后获得的斜孔如图7所示，由图可知，在完成步骤S4之后，硅片2的厚度H3即为希望获得的目标厚度。容易理解，在保证获得目标厚度的前提下，进行整体减薄之后硅片厚度的变化量应大于斜孔21的底面与硅片正面22之间的厚度为H2，以保证斜孔21能够贯穿硅片2的厚度，从而使其底部完全暴露。优选的，在完成步骤S4之后，硅片的厚度，即，希望获得的目标厚度为50?150 μ m。
[0047]另外，在采用等离子体干法刻蚀工艺减薄的方式自硅片正面对硅片的厚度进行整体减薄时，优选的，该等离子体干法刻蚀工艺的工艺参数包括:腔室压力为70mT ;激励功率为2500W ;偏压功率为50W ;工艺气体为主刻蚀气体和辅助气体的混合气体，其中，主刻蚀气体为SF6,且SF6的流量为200SCCm ;辅助气体为O2，且O2的流量为50sCCm ;腔室温度为(TC。
[0048]综上所述，本发明提供的斜孔刻蚀方法，其通过步骤SI将硅片正面键合在S12衬底上，并通过步骤S2对硅片交替进行刻蚀作业和沉积作业，可以在硅片背面上形成具有预设刻蚀深度且倾斜角度大于90°的斜孔；然后，通过步骤S3将硅片正面与S12衬底去键合，可以实现翻转硅片；最后，通过步骤S4自硅片正面对硅片的厚度进行整体减薄，以使斜孔的底部完全暴露，即，斜孔贯穿硅片的厚度。由此可知，通过使整个刻蚀过程采用刻蚀作业与沉积作业的交替循环，可以实现自硅片背面刻蚀倾斜角度大于90°的斜孔，可以避免斜孔底部出现“长草”现象；在完成整个刻蚀过程之后，通过翻转硅片即可获得倾斜角度小于90。的斜孔。
[0049]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种斜孔刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤: SI，将硅片正面键合在S12衬底上，并通过光刻曝光在硅片背面上形成具有刻蚀图形的预定厚度的掩膜； S2，对所述硅片交替进行刻蚀作业和沉积作业，同时减小单次沉积的工艺时间与单次刻蚀的工艺时间的比值，以在所述硅片背面上形成具有预设刻蚀深度且倾斜角度大于90°的斜孔； S3，去除所述硅片背面上的掩膜，并将所述硅片正面与所述S12衬底去键合；然后，翻转所述硅片且将其背面键合在S12衬底上； S4，自所述硅片正面对所述硅片的厚度进行整体减薄，以使所述斜孔的底部完全暴露。2.如权利要求1所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，所述单次沉积作业的工艺时间与单次刻蚀作业的工艺时间的比值不大于2:5。3.如权利要求1所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，在步骤SI中，所述硅片的厚度比实际需要的目标厚度大10?100 μ m。4.如权利要求1所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，所述沉积作业和所述刻蚀作业交替循环的次数为50?500次。5.如权利要求1所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，在步骤S3中，采用丙酮湿法去胶或者采用等离子体去胶机进行干法去胶的方式去除所述硅片背面上的掩膜。6.如权利要求1所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，在步骤S4中，采用物理减薄自所述硅片正面对所述硅片的厚度进行整体减薄。7.如权利要求1所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，在步骤S4中，采用等离子体干法刻蚀工艺减薄的方式自所述硅片正面对所述硅片的厚度进行整体减薄。8.如权利要求7所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，所述等离子体干法刻蚀工艺的工艺参数包括:腔室压力为70mT ;激励功率为2500W ;偏压功率为50W ;工艺气体为主刻蚀气体和辅助气体的混合气体，其中，所述主刻蚀气体为SF6,且SF6的流量为200SCCm ;所述辅助气体为O2，且O2的流量为50SCCm ;腔室温度为(TC。9.如权利要求1所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，在步骤S2中，所述沉积作业的工艺参数包括:腔室压力为50mT ;激励功率为2000W ;偏压功率为OW ;沉积气体为C4F8,且C4F8的流量为lOOsccm ;工艺时间为2s ;循环次数为100次；腔室温度为40°C ； 所述刻蚀作业的工艺参数包括:腔室压力为50mT ;激励功率为2000W;偏压功率为30W ;刻蚀气体为SF6，且SF6的流量为200SCCm ;工艺时间为5s ;循环次数为100次；腔室温度为40V。10.如权利要求1所述的斜孔刻蚀方法，其特征在于，在完成步骤S4之后，所述硅片的厚度为50?150 μ m。
【专利摘要】本发明提供一种斜孔刻蚀方法，其包括以下步骤：S1，将硅片正面键合在SiO2衬底上，并通过光刻曝光在硅片背面上形成具有刻蚀图形的掩膜；S2，对硅片交替进行刻蚀作业和沉积作业，同时，减小单次沉积作业的工艺时间与单次刻蚀作业的工艺时间的比值，以在硅片背面上形成具有预设刻蚀深度且倾斜角度大于90°的斜孔；S3，去除硅片背面上的掩膜，并将硅片正面与SiO2衬底去键合；然后，翻转硅片且将其背面键合在SiO2衬底上；S4，自硅片正面对硅片的厚度进行整体减薄，以使所述斜孔的底部完全暴露。本发明提供的斜孔刻蚀方法，其不仅能够获得倾斜角度小于90°的斜孔，而且还可以避免出现斜孔底部“长草”的现象。
【IPC分类】H01L21/768, H01L21/311
【公开号】CN104916577
【申请号】CN201410095205
【发明人】谢秋实
【申请人】北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月14日