二氧化硅基片的刻蝕方法和刻蝕設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體加工領域,具體地,涉及一種二氧化硅基片的刻蝕方法和一種執行該刻蝕方法的刻蝕設備。
【背景技術】
[0002]基于娃通槽技術(Through Silicon Via,TSV)的三維方向堆疊的集成電路封裝技術是目前主流的封裝技術,利用TSV技術封裝的集成電路具有最小的尺寸和重量,并且可以有效的降低寄生效應,改善芯片速度和降低功耗等優點。與TSV技術相比,玻璃通槽技術(Through Glass Via,TGV)具有同樣的優點,并且玻璃材料(即,二氧化硅)具有良好的微加工性能、電學、熱機械性能以及廉價的成本,使TGV的優勢更為突出,被譽為TSV之后最有發展前途的三維封裝技術。而要實現TGV,其中關鍵的一點在于需要在玻璃基板上刻蝕出高深寬比,小尺寸的通槽結構。
[0003]CN 103700621中公開了一種刻蝕二氧化硅基片的方法,該方法包括以下步驟:
[0004]S1、在二氧化娃基片上形成掩膜層;
[0005]S2、在掩膜層上形成貫穿該掩膜層的通槽;
[0006]S3、對形成由上述掩膜圖形的二氧化硅進行等離子刻蝕,以在二氧化硅基片上形成溝槽;
[0007]S4、在掩膜圖形及工件上形成一層氧化鋁鈍化層;
[0008]S5、對形成由鈍化層的二氧化硅基片進行等離子刻蝕;
[0009]S6、重復步驟S4和步驟S5,直至二氧化硅基片上形成具有預定深寬比的溝槽為止。
[0010]上述方法中,步驟S4為化學氣相沉積,而步驟S5為等離子體刻蝕,因此,該工藝腔室需要集成化學氣相沉積和等離子體刻蝕功能,整體結構設計復雜、成本高,并且增加了刻蝕工藝的復雜程度。
[0011]因此,如何簡化二氧化硅基片的刻蝕工藝及其工藝腔室成為本領域亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0012]本發明的目的在于提供一種二氧化硅基片的刻蝕方法和一種執行該刻蝕方法的刻蝕設備,所述刻蝕設備結構簡單、成本低,所述刻蝕方法效率高。
[0013]為了達到上述目的,本發明提供一種二氧化硅基片的刻蝕方法,其中,該刻蝕方法包括:
[0014]S1、在所述基片表面形成掩膜圖形,所述掩膜圖形包括第一槽;
[0015]S2、對所述基片進行降溫,并向工藝腔內通入沉積工藝氣體,以在所述第一槽的側壁和底部形成鈍化層;
[0016]S3、對所述基片進行升溫,并向所述工藝腔內通入主刻蝕氣體以對所述第一槽的底部進行刻蝕;
[0017]其中,所述步驟S2和所述步驟S3交替進行,直至所述基片上對應于所述第一槽的位置形成具有預定深寬比的第二槽為止。
[0018]優選地,在所述步驟S2中,將所述工藝腔室的冷卻器的溫度設置在-20?0°C之間。
[0019]優選地,在所述步驟S3中,將所述工藝腔室的冷卻器的溫度設置在40?70°C之間。
[0020]優選地,在所述步驟S2中,所述沉積工藝氣體包括氣態的碳氟化合物,所述鈍化層為碳氟聚合物層。
[0021 ] 優選地,在所述步驟S3中,所述主刻蝕氣體包括與所述步驟S2相同的氣態的碳氟化合物。
[0022]優選地,所述步驟S2中,下電極功率為O?1W ;
[0023]所述步驟S3中,下電極功率為200?1000W。
[0024]優選地,所述氣態的碳氟化合物包括CF4、C4F8, C5F8, CHF3, CH2F2中的任意一種或任意幾種的組合。
[0025]優選地,在所述步驟S3中,所述主刻蝕氣體還包括除所述氣態的碳氟化合物之外的F基氣體,所述F基氣體包括SF6。
[0026]優選地,在所述步驟S3中,還使用了輔助刻蝕氣體,所述輔助刻蝕氣體包括氬氣、氦氣和氮氣中的任意一種或者任意幾種的混合。
[0027]作為本發明的另一個方面,提供一種刻蝕設備,用于刻蝕二氧化硅基片,其中,所述刻蝕設備包括控制模塊、溫度調節模塊、氣體選擇模塊、沉積工藝氣體源和刻蝕氣體源,
[0028]當所述基片上形成包括第一槽的掩膜圖形后,所述控制模塊能夠控制所述溫度調節模塊對所述基片進行降溫,并控制所述氣體選擇模塊打開所述沉積工藝氣體源以向工藝腔內通入工藝氣體,以在所述第一槽的側壁和底部形成鈍化層;
[0029]所述控制模塊能夠控制所述溫度調節模塊對所述基片進行升溫,并控制所述氣體選擇模塊打開所述刻蝕氣體源,以對所述第一槽的底部進行刻蝕;
[0030]所述控制模塊能夠控制所述溫度調節模塊交替地對所述基片進行升溫、降溫,直至所述基片上對應于所述第一槽的位置形成具有預定深寬比的第二槽為止。
[0031]由于在步驟S2中,只需對所述基片進行降溫并向進行所述工藝腔內通入沉積工藝氣體即可形成鈍化層,因此,工藝腔無需集成化學氣相沉積功能,利用現有的刻蝕設備即可執行步驟S2和步驟S3,無需其他額外的結構設計以執行步驟S2,由此可知,本發明所提供的刻蝕方法效率高,刻蝕設備結構簡單、成本低。
【附圖說明】
[0032]附圖是用來提供對本發明的進一步理解,并且構成說明書的一部分,與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明,但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0033]圖1是本發明所提供的刻蝕方法的流程圖;
[0034]圖2a是第一次步驟S2之后的基片的不意圖;
[0035]圖2b是第一次步驟S3之后的基片的不意圖;
[0036]圖2c是再次進行步驟S2之后的基片的示意圖;
[0037]圖2d是再次進行步驟S3之后的二氧化硅基片的示意圖。
[0038]附圖標記說明
[0039]100:二氧化硅基片200:掩膜圖形
[0040]200a:第一槽300:鈍化層
【具體實施方式】
[0041]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明,并不用于限制本發明。
[0042]如圖1所示,本發明提供一種二氧化硅基片的刻蝕方法,其中,該刻蝕方法包括:
[0043]S1、在所述基片表面形成掩膜圖形,所述掩膜圖形包括第一槽;
[0044]S2、對所述基片進行降溫,并向工藝腔內通入沉積工藝氣體,以在所述第一槽的側壁和底部形成鈍化層;
[0045]S3、對所述基片進行升溫,并向所述工藝腔內通入主刻蝕氣體以對所述第一槽的底部進行刻蝕;
[0046]其中,所述步驟S2和所述步驟S3交替進行,直至所述基片上對應于所述第一槽的位置形成具有預定深寬比的第二槽為止。
[0047]在本發明中,對基片進行降溫的目的是使得工藝氣體在所述第一槽的側壁和底部沉積形成鈍化層。并且,還應指出的是,工藝氣體是在低溫條件下可以沉積形成固態層的氣體。
[0048]由于在步驟S2中,只需對所述基片進行降溫并向進行所述刻蝕方法的工藝腔內通入沉積工藝氣體即可形成鈍化層,因此,現有的刻蝕設備即可執行步驟S2和步驟S3,無需其他額外的結構設計以執行步驟S2,所以,本發明所提供的刻蝕方法效率高,刻蝕設備結構簡單、成本低。
[0049]如圖2a中所示,經過步驟S2之后,鈍化層300覆蓋掩膜圖形200的上表面、第一槽200a的側壁以及第一槽200a的底壁。通常,第一槽200a為貫穿掩膜圖形200的通槽,因此,第一槽200a的底壁為通過該第一槽暴露的二氧化硅基片100的部分。
[0050]如圖2b所示,在進行步驟S3時,由于進行所述刻蝕方法時各向異性的刻蝕能力,因此,第一槽200a底部和掩膜圖形200的上表面的鈍化層被蝕除完全,第一槽200a側壁的鈍化層仍有所保留,經過預定時間后,二氧化硅基片100上由第一槽200a暴露的部分的材料也會被蝕除,以形成具有一定深度的槽100a。為了確保步驟S3的正常進行,優選地,在所述步驟S3中,將所述工藝腔室的冷卻器的溫度設置在40?70°C之間。由于二氧化硅的刻蝕時吸熱反應,因此溫度越高刻蝕速率越快,并且高溫有利于保持刻蝕的各向異性。
[0051]容易理解的是,如果步驟S3持續時間過長,容易對槽的側壁造成刻蝕,不利于形成具有預定深寬比的槽,所以,如圖2c中所示,當二氧化硅基片100上形成具有預定深度的槽10a后,繼續進行步驟S2,以形成覆蓋掩膜圖形200以及二氧化硅基片100上形成的槽10a的底壁以及側壁的鈍化層300。經過步驟S2之后,繼續進行步驟S3,進一步加深形成在二氧化硅基片100上的槽。重復步驟S2和步驟S3直至所述二氧化硅基片上形成具有預定深寬比的第二槽為止。
[0052]在本發明中,二氧化硅基片表面形成掩膜圖形200可以由光刻膠制成。因此,所述步驟SI可以包括:
[0053]S11、在二氧化硅基片上涂覆光刻膠層;
[0054]S12、利用光刻工藝對所述光刻膠層進行曝光顯影,以形成掩膜圖形200。
[0055]在本發明中,對鈍化層的具體成分并沒有特殊的要求,只要是可以在低溫下通過等離子體物理沉積形成鈍化層的沉積工藝氣體即可。為了確保沉積工藝氣體可以沉積形成鈍化層,優選地,在所述步驟S2中,將所述工藝腔室的冷卻器的溫度設置在-20?(TC之間。
[0056]作為本發明的一種【具體實施方式】,在所述步驟S2中,向所述刻蝕腔內通入氣態的碳氟化合物,使得氣態的碳氟化合物沉積形成碳氟聚合物層,該碳氟聚合物層即為所述鈍化層。通過降低二氧化硅基片的溫度,當氣態的碳氟化合物沉