[发明专利]用于硅蚀刻的无机快速交变处理

说明书

技术领域

本发明涉及经由掩膜通过蚀刻硅层而在半导体晶片上获得结构的方法。

背景技术

从成像产品和存储器至高速逻辑电路以及高压器件产品等各种技术领域都使用含硅（Si）通孔和Si沟槽的硅半导体。一种新兴的主要依赖于通过硅半导体晶片形成的通孔（TSVs）的技术是三维（3D）集成电路（IC）。通过堆叠变薄的半导体晶圆芯片并且通过利用通硅通孔（TSVs）使所述变薄的半导体晶圆芯片交互而创造3D IC。另一种新兴的依赖于刻入硅半导体晶片（Si深沟槽）中的沟槽的技术是功率（power）器件。

发明内容

为了实现前述意图，并且根据本发明的目的，提供了一种在等离子体处理室中将特征蚀刻到位于掩膜之下的诸如结晶硅晶片或者多晶硅等硅衬底中的方法。通过掩膜蚀刻硅衬底，其包含多个循环，其中每个循环包含侧壁沉积阶段和蚀刻阶段。该侧壁沉积阶段包括：向等离子体处理室中提供包括含硅化合物气体以及氧气、氮气或者NO_x中的至少一种的侧壁沉积阶段气体流，其中x=1，2；在该等离子体处理室中由该侧壁沉积阶段气体形成等离子体；以及停止向该等离子体处理室提供该侧壁沉积气体流。该蚀刻阶段包括：向该等离子体处理室中提供包含卤素成分的蚀刻气体流；在该等离子体处理室由该蚀刻气体形成等离子体；以及停止向等离子体处理室提供蚀刻气体流。

在本发明的另一示例中，提供了一种在等离子体处理室中将特征蚀刻到位于掩膜下的硅衬底中的方法。通过掩膜蚀刻该硅衬底包括至少10个循环，其中每个循环包含侧壁沉积阶段和蚀刻阶段。该侧壁沉积阶段包括：向等离子体处理室中提供包括含硅烷气体以及氧气、氮气或者NO_x中的至少一种的侧壁沉积阶段气体流，其中x=1，2；在该等离子体处理室中由该侧壁沉积阶段气体形成等离子体；以及停止向该等离子体处理室提供该侧壁沉积气体流。该蚀刻阶段包括：向该等离子体处理室中提供包含SF₆的蚀刻气体流；在该等离子体处理室中由该蚀刻气体形成等离子体；以及停止向该等离子体处理室提供该蚀刻气体流。

在本发明的另一示例中，提供了用于选择性蚀刻位于掩膜下的硅衬底的装置。提供了一种等离子体处理室，其包括：形成等离子体处理室封壳的室壁；用于在该等离子体处理室封壳内支撑晶片的衬底支撑件；用于调节该等离子体处理室封壳内的压强的压强调节器；用于提供功率至该等离子体处理室封壳以维持等离子体的至少一个电极；用于提供气体至该等离子体处理室封壳内的气体入口；以及用于从该等离子体处理室封壳内排放气体的气体出口。气体源与该气体入口流体连通并且包含含硅化合物气体源，氧气、氮气或者NO_x气体源，以及卤素成分气体源。控制器可控地连接到所述气体源和所述至少一个电极上，并且包括至少一个处理器和计算机可读介质。该计算机可读介质包括用于通过掩膜蚀刻硅衬底的计算机可读代码，该蚀刻包括多个循环，其中每个循环包括：用于提供侧壁沉积阶段的计算机可读代码和用于提供蚀刻阶段的计算机可读代码，该用于提供侧壁沉积阶段的计算机可读代码包括：用于向等离子体处理室中提供包括来自所述含硅化合物气体源的含硅化合物气体以及来自所述氧气、氮气或者NO_x（其中x=1，2）气体源中的氧气、氮气或者NO_x中的至少一种的侧壁沉积阶段气体流的计算机可读代码，用于在等离子体处理室中由该侧壁沉积阶段气体形成等离子体的计算机可读代码，以及用于停止向该等离子体处理室提供该侧壁沉积气体流的计算机可读代码；该用于提供蚀刻阶段的计算机可读代码包括：用于向该等离子体处理室中提供包含来自所述卤素成分气体源的卤素成分的蚀刻气体流的计算机可读代码，用于在该等离子体处理室由该蚀刻气体形成等离子体的计算机可读代码，以及用于停止向该等离子体处理室提供该蚀刻气体流的计算机可读代码。

下面将在本发明的具体实施方式中结合附图对本发明的这些以及其他特征进行更详细的描述。

附图说明

本发明在附图中通过示例而非限制的方式进行说明，附图中相似的参考数字指的是相似的元件，其中：

图1是本发明的实施方式的流程图。

图2A-D是使用本发明的工艺形成特征的示意图。

图3是可以用于本发明的实施方式中的等离子体处理室的示意图。

图4A-B是可以在实施本发明的过程中使用的计算机系统的示意图。

图5是侧壁沉积阶段的更详细的流程图。

图6是蚀刻阶段的更详细的流程图。