[发明专利]一种等离子刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及基片深刻蚀领域，尤其是涉及一种基片的等离子刻蚀方法。

背景技术

随着MEMS（微机电系统）器件和MEMS系统被越来越广泛的应用于汽车和消费电子领域，以及TSV通孔刻蚀（Through Silicon Etch）技术在未来封装领域的广阔前景，等离子深刻蚀工艺逐渐成为MEMS加工领域及TSV技术中最炙手可热工艺之一。

深刻蚀工艺相对于一般的刻蚀工艺，主要区别在于：深刻蚀工艺的刻蚀深度远大于一般的刻蚀工艺，深刻蚀工艺的刻蚀深度一般为几十微米甚至可以达到上百微米，而一般刻蚀工艺的刻蚀深度则小于1微米。要刻蚀厚度为几十微米的基片材料，就要求深刻蚀工艺具有更快的刻蚀速率，更高的选择比及更大的深宽比。

现有的深刻蚀工艺的整个刻蚀过程一般为刻蚀步骤和沉积步骤的交替循环，且在沉积步骤中采用C4F8气体，刻蚀步骤中采用SF6气体。即在沉积条件下采用C4F8气体对基片进行预定时间的沉积，在刻蚀条件下采用SF6气体对基片进行预定时间的刻蚀，然后循环一定次数。在该刻蚀过程中会出现线宽损失效应，且如果基片的原始线宽较窄，刻蚀后会出现侧壁通孔断裂的现象。

为了减少线宽损失，目前普遍采用的方法是在刻蚀过程的前几次刻蚀步骤中通入少量的C4F8气体作为刻蚀保护，使得初期的线宽损失效应得到一定的改善，但导致刻蚀侧壁变细，出现侧壁中段刻蚀断续(Bowing)的现象，影响整体的垂直形貌。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可减小线宽损失且使得刻蚀侧壁垂直且连续的在反应腔室内对基片进行刻蚀的等离子刻蚀方法。

根据本发明实施例的在反应腔室内对基片进行刻蚀的等离子刻蚀方法，包括如下步骤：S1：在第一沉积条件下利用沉积气体对所述基片进行第一预定时间T1的沉积；S2：在第一刻蚀条件下利用刻蚀气体和所述沉积气体对所述基片进行第二预定时间T2的刻蚀；S3：循环步骤S1和S2第一预定次数N1；S4：在第二沉积条件下利用所述沉积气体对所述基片进行第三预定时间T3的沉积；S5：在第二刻蚀条件下利用刻蚀气体和所述沉积气体对所述基片进行第四预定时间T4的刻蚀；S6：循环步骤S4和S5第二预定次数N2。

根据本发明实施例的刻蚀方法，通过在整个刻蚀过程通入沉积气体作为刻蚀保护气体，从而有效地减少了线宽损失，且基片的刻蚀侧壁垂直，刻蚀侧壁连续，不会出现侧壁通孔断裂现象，提高了刻蚀效果。

在本发明的一些实施例中，在步骤S6之后还包括步骤：S7：在第三沉积条件下利用所述沉积气体对所述基片进行第五预定时间T5的沉积；S8：在第三刻蚀条件下利用刻蚀气体对所述基片进行第六预定时间T6的刻蚀；和S9：循环步骤S7和S8第三预定次数N3。由此，可进一步使得基片的刻蚀侧壁垂直且连续。

在本发明的另一些实施例中，在步骤S6之后还包括步骤：S7：在第三沉积条件下利用所述沉积气体对所述基片进行第五预定时间T5的沉积；S8：在第三刻蚀条件下利用刻蚀气体和所述沉积气体对所述基片进行第六预定时间T6的刻蚀；和S9：循环步骤S7和S8第三预定次数N3。由此，可得到更好的刻蚀侧壁保护及获得刻蚀侧壁连续性。

进一步地，在循环执行步骤S4和S5的过程中所述第三预定时间T3逐渐减小。从而可得到更好的刻蚀侧壁保护及获得刻蚀侧壁连续性。

具体地，所述第三预定时间T3从7秒逐渐减小到4秒。

进一步，所述第一预定时间T1大于所述第二预定时间T2。从而通过采用长时间的沉积气体，可进一步保证减小基片的掩膜开口，初步改善线宽损失。

具体地，所述沉积气体为C4F8。

具体地，所述刻蚀气体为SF6。

进一步，所述第一预定时间T1为30秒且所述第一预定次数N1=1。

进一步，所述第四预定时间T4为6秒，所述第二预定次数N2大于等于50且小于等于100。

具体地，所述第一沉积条件和所述第二沉积条件均为所述反应腔室内的压力为15毫托且温度为20摄氏度、用于将所述沉积气体激发为等离子体的功率为1200瓦、所述沉积气体的流量为100标准毫升/分钟。

具体地，所述第一刻蚀条件和所述第二刻蚀条件均为所述反应腔室内的压力为30毫托且温度为20摄氏度、用于将所述气体激发为等离子体的功率为2500瓦，施加给所述基片的射频功率为20瓦、所述刻蚀气体的流量为200标准毫升/分钟且所述沉积气体的流量为20标准毫升/分钟。