一種斜孔刻蝕方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微電子加工技術領域，具體涉及一種斜孔刻蝕方法。
【背景技術】
[0002]娃通孔技術(through silicon via，以下簡稱TSV)是一種芯片互連技術。由于TSV技術能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大，可以使得芯片之間的互連線最短、外形尺寸最小，從而大大改善芯片速度和低功耗的性能，因此，成為目前電子封裝技術中最先進的一種技術。
[0003]TSV工藝中包括通孔制作工序，目前主要是通過等離子體干法刻蝕來實現刻蝕通孔，其中，通孔包括直孔和斜孔，所謂直孔是指其內壁與其底面垂直的通孔，所謂斜孔是指其內壁相與其底面傾斜的通孔。目前，一般采用常規的刻蝕方法實現斜孔的制作，具體地，同時通入刻蝕氣體和沉積氣體，以使刻蝕作業和沉積作業同時進行，并通過工藝程序控制刻蝕氣體和沉積氣體的比例來控制刻蝕與沉積比例，從而實現斜孔的刻蝕。
[0004]然而，采用上述斜孔刻蝕方法在實際應用中不可避免地會存在以下問題:該方法不能有效控制開口的形貌，使得斜孔的頂部形成一個流場靜止區，在該流場靜止區內氣體進入和排出困難，因而導致氣體滯留時間明顯延長，從而造成斜孔頂部各向同性刻蝕變得異常嚴重，具體表現為斜孔頂部形成如圖1所示的碗狀(Bowing)形貌，而且還會增大斜孔側壁上的粗糙度。

【發明內容】

[0005]本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種斜孔刻蝕方法，其可以解決現有技術中斜孔頂部形成有碗狀形貌且側壁的粗糙度高的問題，從而可以改善斜孔的形貌，進而可以提高工藝質量。
[0006]為解決上述問題之一，本發明提供了一種斜孔刻蝕方法包括以下步驟:第一刻蝕步驟，在硅片的待刻蝕表面上刻蝕斜孔，直至其達到預設深度；沉積步驟，在所述斜孔的側壁和底面沉積預設厚度的聚合物；第二刻蝕步驟，僅刻蝕所述斜孔底面上的聚合物，直至將其完全消耗；第三刻蝕步驟，僅刻蝕所述斜孔底面，直至其達到預設深度；重復進行上述沉積步驟和第二刻蝕步驟、第三刻蝕步驟，直至獲得目標刻蝕深度，然后去除掉斜孔的側壁上沉積的聚合物。
[0007]其中，所述沉積步驟沉積在所述側壁上的厚度與所述斜孔的角度大小成反比；所述斜孔的角度是指其側壁與其底面之間角度的補角。
[0008]其中，所述第一刻蝕步驟和/或所述第三刻蝕步驟的刻蝕深度與所述斜孔側壁的平滑度成反比。
[0009]其中，在所述第一刻蝕步驟和/或第三刻蝕步驟中，對所述硅片交替進行刻蝕作業和沉積作業，以實現刻蝕預設深度。
[0010]其中，在所述沉積步驟中，采用等離子體沉積工藝在所述斜孔的側壁和底面上沉積聚合物。
[0011]其中，所述等離子體沉積工藝的工藝氣體包括碳氟類氣體。
[0012]其中，所述碳氟類氣體包括C4F8和/或C 5FS氣體。
[0013]其中，所述等離子體沉積工藝激勵功率的范圍在300?5000W ;偏壓功率的范圍在
O?501
[0014]其中，在所述第二刻蝕步驟中，采用等離子體刻蝕工藝刻蝕所述斜孔底面上的聚合物。
[0015]其中，所述等離子體刻蝕工藝的工藝參數包括:激勵功率的范圍在300?5000W ;偏壓功率的范圍在10?200W。
[0016]其中，所述等離子體刻蝕工藝的工藝參數中的工藝氣體包括CFx、CHxFy、Cl2、HBr和SF6中的一種或者多種。
[0017]其中，所述等離子體刻蝕工藝的工藝參數還包括載氣體，且載氣體包括Ar、N2、He和O2中的一種或者多種。
[0018]其中，采用濕法或者等離子體干法刻蝕去除所述斜孔側壁上的聚合物。
[0019]本發明具有以下有益效果:
[0020]本發明提供的斜孔刻蝕方法，其借助第一刻蝕步驟，在硅片的待刻蝕表面上刻蝕斜孔，直至其達到預設深度；沉積步驟，在斜孔的側壁和底面上沉積聚合物；第二刻蝕步驟，僅刻蝕斜孔底面上的聚合物，直至將其完全消耗；第三刻蝕步驟，僅刻蝕所述斜孔底面，直至其達到預設深度；并且重復進行上沉積步驟、第二刻蝕步驟和第三刻蝕步驟，直至獲得目標刻蝕深度，可以使得斜孔底面直徑隨著刻蝕深度地增大而逐漸減小，因而在獲得目標刻蝕深度之后，再去除掉斜孔的側壁和底面上沉積的聚合物，可以獲得實際所需角度的斜孔。并且，本發明提供的斜孔刻蝕方法與現有技術相比，不需要同時通入刻蝕氣體和沉積氣體，并通過工藝程序控制刻蝕氣體和沉積氣體的比例來控制刻蝕與沉積比例來刻蝕斜孔，因而可以避免斜孔頂部形成碗狀形貌和降低斜孔側壁上的粗糙度，從而可以改善斜孔的形貌，進而可以提尚工藝質量。
【附圖說明】
[0021]圖1為采用現有的斜孔刻蝕方法制作的斜孔的電鏡掃描圖；
[0022]圖2為本發明實施例提供的斜孔刻蝕方法的流程圖；
[0023]圖3a為第I次進行第一刻蝕步驟之后的狀態示意圖；
[0024]圖3b為第I次進行沉積步驟之后的狀態示意圖；
[0025]圖3c為第I次進行第二刻蝕步驟之后的狀態示意圖；
[0026]圖3d為第2次進行第一刻蝕步驟之后的狀態示意圖；
[0027]圖3e為第2次進行沉積步驟之后的狀態示意圖；
[0028]圖3f為第2次進行第二刻蝕步驟之后的狀態示意圖；
[0029]圖3g為第3次進行第一刻蝕步驟之后的狀態示意圖；
[0030]圖3h為第3次進行沉積步驟之后的狀態示意圖；
[0031]圖3i為第3次進行第二刻蝕步驟之后的狀態示意圖；
[0032]圖3j為第4次進行第一刻蝕步驟之后的狀態示意圖；
[0033]圖3k為去除斜孔側壁上的聚合物之后獲得的斜孔的第一種結構示意圖；
[0034]圖4為應用圖2所示的斜孔刻蝕方法獲得的斜孔的第二種結構示意圖；以及
[0035]圖5為應用圖2所示的斜孔刻蝕方法獲得的斜孔的第三種結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的斜孔刻蝕方法進行詳細描述。
[0037]圖2為本發明實施例提供的斜孔刻蝕方法的流程圖。請參閱圖2，本實施例提供的斜孔刻蝕方法，包括以下步驟:
[0038]第一刻蝕步驟，在硅片的待刻蝕表面上刻蝕斜孔，直至其達到預設深度；
[0039]沉積步驟，在斜孔的側壁和底面沉積聚合物；
[0040]第二刻蝕步驟，僅刻蝕斜孔底面上的聚合物，直至將其完全消耗；
[0041]第三刻蝕步驟，僅刻蝕所述斜孔底面，直至其達到預設深度；
[0042]重復進行上述沉積步驟、第二刻蝕步驟和第三刻蝕步驟，直至獲得目標刻蝕深度，然后去除掉斜孔的側壁上沉積的聚合物。
[0043]下面結合圖3a?圖3k詳細描述本實施例提供的斜孔刻蝕方法的具體工作過程。具體地，首先，進行第一刻蝕步驟，預設刻蝕深度為al，在第一刻蝕步驟完成之后，如圖3a所示，此時，斜孔的深度為al，底面直徑為bl。
[0044]接著，第I次依次進行沉積步驟和第二刻蝕步驟，沉積步驟完成之后如圖3b所示，第二刻蝕步驟完成之后如圖3c所示，此時，斜孔的深度未發生變化，仍然為al ;而斜孔的底面直徑為b2，b2 < bl，且b2?bl-2*c，其中，c為斜孔側壁上沉積的聚合物的厚度。
[0045]接著，第I次進行第三刻蝕步驟，預設刻蝕深度為al，在第三刻蝕步驟完成之后，如圖3d所示，此時，斜孔的深度為2al，底面直徑保持不變，仍然為b2。
[0046]接著，第2次依次進行沉積步驟和第二刻蝕步驟，沉積步驟完成之后如圖3e所示，第二刻蝕步驟完成之后如圖3f所示，此時，斜孔的深度未發生變化，仍然為2al ;而斜孔的底面直徑為b3，b3 < b2，且b3?b2_2*c。
[0047]接著，第2次進行第三刻蝕步驟，預設刻蝕深度為al，在第三刻蝕步驟完成之后，如圖3g所示，此時，斜孔的深度為3al，底面直徑保持不變，仍然為b3。
[0048]接著，第3次依次進行沉積步驟和第二刻蝕步驟，沉積步驟完成之后如圖3h所示，第二刻蝕步驟完成之后如圖3i所示，此時，斜孔的深度未發生變化，仍然為3al ;而斜孔的底面直徑為b4，b4 < b3，且b4?b3-2*c。
[0049]接著，第3次進行第三刻蝕步驟，預設刻蝕深度為al，在第三刻蝕步驟完成之后，如圖3j所示，此時，斜孔的深度為4al，底面直徑保持不變，仍然為b4。
[0050]在本實施例中，由于目標刻蝕深度為4al，因此，在第3次進行第三刻蝕步驟之后即可完成目標刻蝕深度，也就是說，目標刻蝕深度等于第一刻蝕步驟的刻蝕深度和三次第三刻蝕步驟的刻蝕深度之和。
[0051]然后，去除掉斜孔的側壁上沉積的聚合物，即可獲得實際所需角度A的斜孔，斜孔的角度A是指其側壁與其底面之間角度B的補角，如圖3k所示。
[0052]由上可知，本發明實施例提供的斜孔刻蝕方法，通過重復上述沉積步驟、第二刻蝕步驟和第三刻蝕步驟，可以使得斜孔的底面直徑隨著刻蝕深度地增大而逐漸減小，因而在獲得目標刻蝕深度之后，再去除掉斜孔的側壁上沉積的聚合物，可以獲得實際所需角度A的斜孔。并且，本發明實施例提供的斜孔刻蝕方法，與現有技術中刻蝕的斜孔相比，不需要同時通入刻蝕氣體和沉積氣體，并通過工藝程序控制刻蝕氣體和沉積氣體的比例來控制刻蝕與沉積比例來實現斜孔的刻蝕，因而可以避免斜孔頂部形成碗狀形貌和降低斜孔側壁上的粗糙度，從而可以改善斜孔的形貌