等離子體處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等離子體處理方法。該等離子體處理方法包括：向工藝腔室內(nèi)通入第一反應氣體；通過所述第一反應氣體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，以去除扇形形貌。本發(fā)明提供的等離子體處理方法的技術方案中，可通過第一反應氣體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理以消除或者減小扇形形貌，從而極大的減小了襯底的側(cè)壁粗糙度。
【專利說明】等離子體處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子【技術領域】，特別涉及一種等離子體處理方法。
【背景技術】
[0002]隨著微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystems,以下簡稱:MEMS)被越來越廣泛的應用于汽車和消費電子領域以及TSV通孔刻蝕(ThroughSilicon Etch)技術在未來封裝領域的前景越來越廣闊，干法等離子體硅深刻蝕工藝逐漸成為MEMS加工領域及TSV技術中最炎手可熱的工藝之一。娃深刻蝕工藝相對于一般的娃刻蝕工藝的主要區(qū)別在于:硅深刻蝕工藝的刻蝕深度遠大于一般的刻蝕工藝，硅深刻蝕工藝的刻蝕深度一般為幾十微米甚至可以達到上百微米，而一般的硅刻蝕工藝的刻蝕深度則小于I微米。若要刻蝕厚度為幾十微米的硅材料，就要求硅深刻蝕工藝具有更快的刻蝕速率、更高的選擇比和更大的深寬比。
[0003]目前,主流的深娃刻蝕工藝為一家德國公司發(fā)明的Bosch工藝。該Bosch工藝的主要特點為:整個刻蝕過程為一個循環(huán)單元的多次重復，其中該循環(huán)單元包括沉積步驟和刻蝕步驟，即整個刻蝕過程就是沉積步驟和刻蝕步驟的交替循環(huán)。但是，沉積步驟和刻蝕步驟的交替循環(huán)使得襯底上刻蝕出的圖形的側(cè)壁上出現(xiàn)凹凸不平的表面形貌，即刻蝕后襯底側(cè)壁上出現(xiàn)扇形形貌。圖1為現(xiàn)有技術中刻蝕后襯底側(cè)壁的示意圖，如圖1所示，以刻蝕出的圖形為槽或孔為例進行說明，在襯底202上刻蝕出槽(或孔)204，在槽204的側(cè)壁206上形成扇形形貌208，即:襯底側(cè)壁上形成扇形形貌208，扇形形貌208的大小可以用dO表征。形成的扇形形 貌會造成槽或孔的線寬不均勻，繼而對后續(xù)的工藝產(chǎn)生不良影響。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有技術中經(jīng)過深硅刻蝕工藝后襯底側(cè)壁上形成有扇形形貌，從而增加了襯底的側(cè)壁粗糙度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種等離子體處理方法，用以減小襯底上刻蝕出的圖形的側(cè)壁粗糙度。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種等離子體處理方法，包括:
[0007]向工藝腔室內(nèi)通入第一反應氣體并將所述第一反應氣體激發(fā)成等離子體；
[0008]利用由所述第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，以消除或者減小刻蝕后襯底側(cè)壁的扇形形貌。
[0009]可選地，所述向工藝腔室內(nèi)通入第一反應氣體之前還包括:
[0010]向所述工藝腔室內(nèi)通入第二反應氣體并將所述第二反應氣體激發(fā)成等離子體；
[0011]利用由所述第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，以去除襯底表面的反應雜質(zhì)。
[0012]可選地，所述第一反應氣體為含氟類氣體。
[0013]可選地，所述含氟類氣體包括:CF4、SF6、NF3和CHF3中的一種或其任意組合。[0014]可選地，在利用由所述第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，所述工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于IOOmT,上射頻電源功率范圍為50W至1000W，下射頻電源功率范圍為OW至50W，所述第一反應氣體的流量范圍為5sccm至500sccm,等離子體處理的時間為Is至200s。
[0015]可選地，在利用由所述第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，所述工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于20mT，所述上射頻電源功率范圍為500W至800W，所述下射頻電源功率范圍為OW至20W，所述第一反應氣體的流量范圍為50sccm至200sccm,等離子體處理的時間為IOs至100s。
[0016]可選地，所述第二反應氣體為氧氣。
[0017]可選地，在利用由所述第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，所述工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于IOOmT,所述上射頻電源功率范圍為50W至1000W，所述下射頻電源功率范圍為OW至50W，所述第二反應氣體的流量范圍為5sccm至500sccm,等離子體處理的時間為Is至200s。
[0018]可選地，在利用由所述第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，所述工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于20mT，所述上射頻電源功率范圍為500W至800W，所述下射頻電源功率范圍為OW至20W，所述第二反應氣體的流量范圍為50sccm至200sccm,等離子體處理的時間為IOs至100s。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的等離子體處理方法的技術方案中，可利用由第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后 的襯底進行等離子體處理以消除或者減小扇形形貌，從而極大的減小了襯底的側(cè)壁粗糙度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有技術中刻蝕出的圖形側(cè)壁的示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種等離子體處理方法的流程圖；
[0023]圖3為使用本發(fā)明實施例一的方法得到的圖形側(cè)壁的示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施例三提供的一種等離子體處理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的等離子體處理方法進行詳細描述。
[0026]圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種等離子體處理方法的流程圖，如圖2所示，該方法包括:
[0027]步驟101、向工藝腔室內(nèi)通入第一反應氣體并將第一反應氣體激發(fā)成等離子體。
[0028]本實施例中提供的方法可通過等離子體處理設備來實現(xiàn)。該等離子體處理設備可包括工藝腔室、用于向工藝腔體提供上射頻電源功率的上射頻電源和用于向工藝腔室內(nèi)部通入反應氣體的氣體通入裝置。進一步地，等離子體處理設備還包括用于向工藝腔室提供下射頻電源功率的下射頻電源。其中，上射頻電源功率可用于將工藝腔室內(nèi)的反應氣體激發(fā)為等離子體，下射頻電源功率可用于向工藝腔室提供偏置電場。[0029]本實施例中，在等離子體處理設備對工藝腔室內(nèi)的襯底完成深硅刻蝕工藝(即Bosch工藝)后,如圖1所示,完成深娃刻蝕(Bosch)工藝的襯底上被刻蝕出的圖形的側(cè)壁上會出現(xiàn)扇形形貌。為了消除或者減小扇形形貌，本發(fā)明是在完成深硅刻蝕工藝后通過本發(fā)明中的方法消除或者減小扇形形貌，即在完成深硅刻蝕工藝后首先向工藝腔室內(nèi)通入第一反應氣體并通過上射頻電源提供的上射頻電源功率將第一反應氣體激發(fā)成等離子體。
[0030]本實施例中，第一反應氣體為含氟類氣體。其中，含氟類氣體可包括:CF4、SF6、NF3和CHF3中的一種或其任意組合。
[0031]步驟102、利用由第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，以消除或者減小刻蝕后襯底側(cè)壁的扇形形貌。
[0032]本實施例中，在利用由第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于IOOmT,上射頻電源功率范圍為50W至1000W，下射頻電源功率范圍為OW至50W，第一反應氣體的流量范圍為5sccm至500sccm,等離子體處理的時間為Is至200s。
[0033]其中，當下射頻電源功率為OW時，可認為在等離子體處理過程中下射頻電源未向工藝腔室通入下射頻電源功率。
[0034]利用由第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，可消除或者減小扇形形貌。圖3為使用本發(fā)明實施例一的方法得到的圖形側(cè)壁的示意圖，圖3以減小扇形形貌為例進行說明，如圖3所示，圖3與圖1的區(qū)別在于:執(zhí)行本實施例提供的方法流程之后，在一定程度上減小了側(cè)壁206上的扇形形貌208，圖3中的扇形形貌208的大小可以用dl表征，dl小于d0，因此與圖1相比，有效減小了扇形形貌208的大小。本實施例中，由第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，等離子體會對整個側(cè)壁進行刻蝕處理，由于扇形形貌凸出于襯底側(cè)壁，因此等離子體會從各個方向?qū)ι刃涡蚊策M行刻`蝕處理，從而達到消除或者減小扇形形貌的目的。特別是對于扇形形貌上的凸出部分，等離子體對該凸出部分進行刻蝕處理的速度較快，使得扇形形貌上的凸出部分更容易被刻蝕掉，換言之，扇形形貌上越凸出的部分被等離子體刻蝕的速度越快，從而達到減小或者消除扇形形貌的目的。
[0035]本實施例提供的等離子體處理方法的技術方案可利用由第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理以消除或者減小扇形形貌，從而極大的減小了襯底的側(cè)壁粗糙度。
[0036]本發(fā)明實施例二提供了一種等離子體處理方法，本實施例中的等離子體處理方法和上述實施例一的區(qū)別在于:本實施例中，在利用由第一反應氣體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于20mT，上射頻電源功率范圍為500W至800W，下射頻電源功率范圍為OW至20W，第一反應氣體的流量范圍為50sccm至200sccm,等離子體處理的時間為IOs至100s。其余描述可參見實施例一,此處不再贅述。
[0037]圖4為本發(fā)明實施例三提供的一種等離子體處理方法的流程圖，如圖4所示，該方法包括:
[0038]步驟201、向工藝腔室內(nèi)通入第二反應氣體并將第二反應氣體激發(fā)成等離子體。
[0039]本實施例中提供的方法可通過等離子體處理設備來實現(xiàn)。該等離子體處理設備可包括工藝腔室、用于向工藝腔體提供上射頻電源功率的上射頻電源和用于向工藝腔室內(nèi)部通入反應氣體的氣體通入裝置。進一步地，等離子體處理設備還包括用于向工藝腔室提供下射頻電源功率的下射頻電源。其中，上射頻電源功率可用于將工藝腔室內(nèi)的反應氣體激發(fā)為等離子體，下射頻電源功率可用于向工藝腔室提供偏置電場。
[0040] 本實施例中，在等離子體處理設備對工藝腔室內(nèi)的襯底完成深硅刻蝕工藝(即Bosch工藝)后，襯底表面會形成反應雜質(zhì)，由于該反應雜質(zhì)會影響后續(xù)的等離子體處理過程，因此需要預先去除該反應雜質(zhì)。其中，該反應雜質(zhì)通常為有機聚合物，例如:光刻膠殘余或者有機的反應副產(chǎn)物。
[0041 ] 本實施例中，第二反應氣體優(yōu)選為氧氣。
[0042]步驟202、通過第二反應氣體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，以去除襯底表面的反應雜質(zhì)。
[0043]本實施例中，在利用由第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于IOOmT,上射頻電源功率范圍為50W至1000W，下射頻電源功率范圍為OW至50W，第二反應氣體的流量范圍為5sccm至500sccm,等離子體處理的時間為Is至200s。
[0044]其中，當下射頻電源功率為OW時，可認為在等離子體處理過程中下射頻電源未向工藝腔室通入下射頻電源功率。
[0045]利用由第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，可去除襯底表面的反應雜質(zhì)。
[0046]步驟203、向工藝腔室內(nèi)通入第一反應氣體并將第一反應氣體激發(fā)成等離子體。
[0047]對步驟203的具體描述可參見上述實施例一中步驟101的描述，此處不再贅述。
[0048]步驟204、利用由第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，以消除或者減小刻蝕后襯底側(cè)壁的扇形形貌。
[0049]對步驟204的具體描述可參見上述實施例一中步驟102的描述，此處不再贅述。可選地，對第一反應氣體的描述還可以參見實施例二中的描述。
[0050]本實施例提供的等離子體處理方法的技術方案可利用由第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，從而達到去除襯底表面的反應雜質(zhì)的目的。由于本實施例中在執(zhí)行消除或者減小刻蝕后襯底側(cè)壁的扇形形貌的步驟之前，預先去除了襯底表面的反應雜質(zhì)，因此有效提高了消除或者減小扇形形貌的效果，從而進一步地減小了襯底的側(cè)壁粗糙度。
[0051]本發(fā)明實施例四提供了一種等離子體處理方法，本實施例中的等離子體處理方法和上述實施例三的區(qū)別在于:或者，本實施例中，在利用由第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于20mT，上射頻電源功率范圍為500W至800W，下射頻電源功率范圍為OW至20W，第二反應氣體的流量范圍為50sccm至200sccm,等離子體處理的時間為IOs至100s。其余描述可參見實施例三，此處不再贅述。
[0052]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于 此。對于本領域內(nèi)的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種等離子體處理方法，其特征在于，包括: 向工藝腔室內(nèi)通入第一反應氣體并將所述第一反應氣體激發(fā)成等離子體； 利用由所述第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，以消除或者減小刻蝕后襯底側(cè)壁的扇形形貌。
2.根據(jù)權利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于，所述向工藝腔室內(nèi)通入第一反應氣體之前還包括: 向所述工藝腔室內(nèi)通入第二反應氣體并將所述第二反應氣體激發(fā)成等離子體； 利用由所述第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理，以去除襯底表面的反應雜質(zhì)。
3.根據(jù)權利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于，所述第一反應氣體為含氟類氣體。
4.根據(jù)權利要求3所述的等離子體處理方法，其特征在于，所述含氟類氣體包括:CF4、SF6、NF3和CHF3中的一種或其任意組合。
5.根據(jù)權利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于，在利用由所述第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，所述工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于IOOmT,上射頻電源功率范圍為50W至1000W，下射頻電源功率范圍為OW至50W，所述第一反應氣體的流量范圍為5sccm至500sccm，等離子體處理的時間為Is至 200s。
6.根據(jù)權利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于，在利用由所述第一反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理`后的襯底進行等離子體處理的過程中，所述工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于20mT，所述上射頻電源功率范圍為500W至800W，所述下射頻電源功率范圍為OW至20W，所述第一反應氣體的流量范圍為50sccm至200sccm，等離子體處理的時間為IOs至IOOs0
7.根據(jù)權利要求2所述的等離子體處理方法，其特征在于，所述第二反應氣體為氧氣。
8.根據(jù)權利要求2所述的等離子體處理方法，其特征在于，在利用由所述第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，所述工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于IOOmT,所述上射頻電源功率范圍為50W至1000W，所述下射頻電源功率范圍為OW至50W，所述第二反應氣體的流量范圍為5sccm至500sccm，等離子體處理的時間為Is至200s。
9.根據(jù)權利要求2所述的等離子體處理方法，其特征在于，在利用由所述第二反應氣體激發(fā)的等離子體對刻蝕處理后的襯底進行等離子體處理的過程中，所述工藝腔室的壓力大于OmT且小于或等于20mT，所述上射頻電源功率范圍為500W至800W，所述下射頻電源功率范圍為OW至20W，所述第二反應氣體的流量范圍為50sccm至200sccm，等離子體處理的時間為IOs至IOOs0
【文檔編號】C23F4/00GK103789771SQ201210420577
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權日:2012年10月29日
【發(fā)明者】蔣中偉 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司