[发明专利]斜孔刻蚀方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种斜孔刻蚀方法。

背景技术

随着MEMS器件和MEMS系统被越来越广泛地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，干法等离子体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。例如，如图1所示，在CIS封装工艺中，首先将厚度为50～150um的硅片2键合在SiO₂（二氧化硅）衬底1上；然后采用刻蚀工艺在硅片2上刻蚀出斜孔21，要求该斜孔21完全贯穿硅片2的厚度，且倾斜角度达到80°，所谓倾斜角度，是指180°减去斜孔21的孔壁与底面之间的夹角a而获得的差值，亦为斜孔21的孔壁与斜孔21的轴线之间的夹角b，且该斜孔21的上端开口大于下端开口。

目前主流的深硅刻蚀工艺为德国Robert Bosch公司发明的Bosch工艺或在Bosch工艺上进行的优化。其主要特点为：整个刻蚀过程为一个循环单元的多次重复，该循环单元包括刻蚀作业和沉积作业，即整个刻蚀过程是刻蚀作业与沉积作业的交替循环。常用的工艺参数如下：刻蚀作业与沉积作业交替循环150次，且在沉积作业中，刻蚀气体为C₄F₈，且流量为100sccm；腔室压力为50mT；激励功率为2000W；偏压功率为0W（即，偏压电源未开启）；腔室温度20℃；单次作业的工艺时间为2s。在刻蚀作业中，刻蚀气体为SF₆，且流量为200sccm；腔室压力为50mT；激励功率为2000W；偏压功率为20W；腔室温度20℃；单次作业的工艺时间为3s。

进行Bosch工艺并采用上述工艺参数获得的斜孔如图2所示，由图可知，斜孔内底部出现“长草”现象。这是因为：上述Bosch工艺中沉积作业的时间相对于刻蚀作业较长，通过实验表明，这在斜孔的倾斜角度低于88°时均会出现“长草”现象。

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，提出了一种斜孔刻蚀方法，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。

为实现本发明的目的而提供一种斜孔刻蚀方法，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SiO₂衬底去键合；然后，翻转所述硅片且将其背面键合在SiO₂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。

优选的，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。

优选的，在步骤S1中，所述硅片的厚度比实际需要的目标厚度大10～100μm。