CN104743496B - 深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备 - Google Patents
深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104743496B CN104743496B CN201310738735.XA CN201310738735A CN104743496B CN 104743496 B CN104743496 B CN 104743496B CN 201310738735 A CN201310738735 A CN 201310738735A CN 104743496 B CN104743496 B CN 104743496B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conduit
- reaction chamber
- deep silicon
- hole
- presoma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明提供一种深硅刻蚀方法，该深硅刻蚀方法包括对设置在反应腔内的基片进行多次等离子刻蚀的步骤以在所述基片上形成沟槽，直至该沟槽的深度达到预定值，其中，所述深硅刻蚀方法还包括，在相邻两次等离子刻蚀步骤之间进行原子层沉积的步骤，以使得所述沟槽的侧壁上覆盖有保护薄膜。本发明还提供一种用于深硅刻蚀的设备。在本发明中，利用原子层沉积的自抑制特性，可以在基片的沟槽侧壁上形成均匀的保护薄膜，从而可以在刻蚀过程中获得较好的刻蚀形貌，并且可以刻蚀得到深宽比较高的沟槽。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体地，涉及一种深硅刻蚀方法和一种用于深硅刻蚀的设备。
背景技术
随着微机电器件和微机电系统被越来越广泛的应用于汽车和消费电子领域，以及硅通孔刻蚀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微机电系统加工领域及硅通孔刻蚀技术中最炙手可热工艺之一。
目前主流的深硅刻蚀工艺为博世工艺或在博世工艺上进行的优化。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步骤和沉积步骤，即整个刻蚀过程是刻蚀步骤与沉积步骤的交替循环。其中刻蚀步骤的工艺气体为SF6（或者SF6与含氧化合物），该气体刻蚀硅基底尽管具有很高的刻蚀速率，但由于是各项同性刻蚀，因此很难控制侧壁形貌。为了对减少对侧壁的刻蚀，该工艺加入了沉积步：在侧壁沉积一层聚合物（通常为CFx）保护薄膜来保护侧壁不被刻蚀，从而得到在纵深方向上（垂直方向）的刻蚀剖面。
一种典型的深硅刻蚀设备的反应腔室如图1所示。在进行深硅刻蚀工艺时，基片10被传入腔室30内，将基片10放置在卡盘20上，当卡盘20完成对基片10的吸附后，工艺气体（包括刻蚀工艺气体，通常为SF6，和沉积工艺气体，通常为CFx）经过气路通入工艺腔室，在射频线圈40的作用下，对工艺气体施加射频功率，使之产生等离子体（包括刻蚀等离子体和沉积等离子体），从而实现对基片10的刻蚀或沉积。在刻蚀步骤中，在基片10上形成沟槽，在相邻两道刻蚀步骤之间的沉积步骤中，CFx形成有机聚合物沉积在沟槽的侧壁上，从而对沟槽的侧壁进行保护。
但是刻蚀步骤中用的SF6等离子体有很强的电负性，而沉积不中中用CFx等离子体电负性较弱，因此SF6等离子体和CFx等离子体的分布有很大的区别。在上述启辉装置条件下，强电负性SF6等离子体在晶片上方的分布基本上是中心密度低，边缘比中心强，形成马鞍型形状。而较弱电负性CFx等离子体在晶片上方是中心密度高，边缘密度低，与SF6的等离子体分布相反。因此，沉积在沟槽侧壁上的有机聚合物厚度并不均匀，导致沟槽刻蚀形貌较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深硅刻蚀方法和一种用于深硅刻蚀的设备，利用所述深硅刻蚀方法可以获得刻蚀形貌好、深宽比大的沟槽。
作为本发明的一个方面，提供一种深硅刻蚀方法，该深硅刻蚀方法包括对设置在反应腔内的基片进行多次等离子刻蚀的步骤以在所述基片上形成沟槽，直至该沟槽的深度达到预定值，其中，所述深硅刻蚀方法还包括，在相邻两次等离子刻蚀步骤之间进行原子层沉积的步骤，以使得所述沟槽的侧壁上覆盖有保护薄膜。
优选地，所述保护薄膜为Al2O3。
优选地，进行所述等离子刻蚀的步骤的同时，向所述反应腔内通入Cl2。
优选地，所述保护薄膜为SiO2。
优选地，所述深硅刻蚀方法包括持续地向所述反应腔内通入第一前驱体，在所述原子层沉积步骤中，向所述反应腔内通入第二前驱体，使得所述第一前驱体和所述第二前驱体在所述原子层沉积步骤中生成所述保护薄膜。
优选地，每次对所述基片进行原子层沉积的步骤包括多个间隔的沉积周期，每个沉积周期包括交替地向所述反应腔内通入所述第一前驱体和第二前驱体，该第一前驱体和第二前驱体用于在所述原子层沉积步骤中生成所述保护薄膜。
作为本发明的另一个方面，提供一种用于深硅刻蚀的设备，该设备包括具有反应腔的腔室、刻蚀工艺气体源和等离子体发生装置，所述反应腔用于盛放基片，所述刻蚀工艺气体源提供的工艺气体能够经过所述等离子体发生装置进入所述反应腔内部，以对所述基片进行刻蚀，其中，所述设备还包括前驱体源，该前驱体源能够与所述反应腔相通，以能够在所述基片上进行原子层沉积形成保护薄膜。
优选地，所述前驱体源包括第一前驱体源和第二前驱体源，所述第一前驱体源提供的第一前驱体能够经过所述等离子体发生装置进入所述反应腔内部。
优选地，所述设备包括第一导管，所述等离子体发生装置包括套在所述第一导管外部的射频线圈，所述第一导管能够将所述刻蚀工艺气体源和所述第一前驱体源与所述反应腔连通。
优选地，所述设备包括第二导管，该第二导管能够将所述第二前驱体源与所述反应腔连通。
优选地，所述设备包括选择机构，该选择机构使得所述第一导管和所述第二导管交替地与所述反应腔相通。
优选地，所述选择机构包括隔板和挡气板，所述隔板上设置有对应于所述第一导管的第一通孔和对应于所述第二导管的第二通孔，所述隔板将所述腔室分隔层隔离腔和所述反应腔，所述挡气板上设置有与所述第一通孔对应的第三通孔和与所述第二通孔对应的第四通孔，所述挡气板能够在第一位置和第二位置之间滑动，当所述挡气板在所述第一位置时，所述第一通孔和所述第三通孔相通，所述第二通孔和所述第四通孔错开，当所述挡气板在所述第二位置时，所述第二通孔与所述第四通孔相通，所述第一通孔与所述第三通孔错开。
优选地，当所述挡气板在所述第二位置时，该挡气板将所述第一导管密封。
优选地，所述选择机构还包括能够使得所述第一导管沿该第一导管的轴线方向上下移动的第一驱动模块和使得所述挡气板沿所述隔板滑动的第二驱动模块。
优选地，所述第一导管的上部设置有法兰，所述等离子体发生装置包括射频线圈，该射频线圈套在所述第一导管的上部，且设置在所述法兰上，所述第一驱动模块还包括套在所述第一导管的上部的波纹管，该波纹管位于所述法兰和所述腔室的顶面之间。
优选地，所述第二驱动模块包括驱动轴、凸轮、一对限位件和第二电机，所述第二电机固定在所述腔室的顶壁上，所述驱动轴的一端与所述凸轮相连，另一端与所述第二电机相连，所述一对限位件设置在所述挡气板的上表面上，当所述挡气板处于第一位置时，所述一对限位件分别位于所述凸轮的两侧，且与所述凸轮的侧表面相接触。
优选地，所述隔板上设置有导向滑槽，所述挡气板能够在所述导向滑槽内移动。
优选地，所述设备还包括冲洗气体源，该冲洗气体源与所述第二导管相通，所述隔离腔的侧壁上设置有与外界选择性相通的出气孔。
在本发明中，利用原子层沉积的自抑制特性，可以在基片的沟槽侧壁上形成均匀的保护薄膜，从而可以在刻蚀过程中获得较好的刻蚀形貌，并且可以刻蚀得到深宽比较高的沟槽。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是展示现有的用于深硅刻蚀的设备的示意图；
图2是本发明所提供的深硅刻蚀方法的流程图；
图3是在本发明所提供的深硅刻蚀方法的一种实施方式中，刻蚀工艺气体、第一前驱体、第二前驱体、冲洗气体和等离子体发生装置的时序图；
图4是在本发明所提供的深硅刻蚀方法的另一种实施方式中，刻蚀工艺气体、第一前驱体、第二前驱体、冲洗气体和等离子体发生装置的时序图；
图5a是本发明所提供的用于深硅刻蚀的设备处于第一位置时的主剖视图；
图5b是本发明所提供的用于深硅刻蚀的设备处于第二位置时的主剖视图；
图6是图5b中所示的设备的立体四分之一剖视图。
附图标记说明
10：基片 20：卡盘
30：腔室 31：隔离腔
32：反应腔 40：射频线圈
41：法兰 50：第一导管
60：第二导管 61：第三导管
71：隔板 72：挡气板
73：波纹管 81：驱动轴
82：凸轮 83：限位件
84：第二电机 85：导向滑槽
71a：第一通孔 71b：第二通孔
72a：第三通孔 72b：第四通孔
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，提供一种深硅刻蚀方法，该深硅刻蚀方法包括对设置在反应腔内的基片进行多次等离子刻蚀的步骤以在所述基片上形成沟槽，直至该沟槽的深度达到预定值，其中，所述深硅刻蚀方法还包括，在相邻两次等离子刻蚀步骤之间进行原子层沉积的步骤，以使得所述沟槽的侧壁上覆盖有保护薄膜。
等离子刻蚀的步骤的作用是在基片上刻蚀出沟槽，原子层沉积的步骤的作用为在等离子刻蚀的步骤中形成的沟槽的侧壁上沉积保护薄膜，以保护侧壁不被刻蚀。
在本发明中，所述保护薄膜可以为保形较好的无机物薄膜，在进行原子层沉积步骤时，需要向反应腔中交替地通入第一前驱体和第二前驱体。其中，第一前驱体可以提供所述保护薄膜中的阳离子，而第二前驱体则可以提供所述保护薄膜中的阴离子，因此，在向反应腔内通入第二前驱体时，通常需要对第二前驱体进行等离子解离。由于原子层沉积是自抑制反应，因此，在一个原子层沉积的步骤中只沉积一层保护薄膜，然后停止生长，该层保护薄膜均匀地覆盖在所述沟槽的侧壁上。
当进行所述等离子刻蚀的步骤时，刻蚀工艺气体在较大的偏压下具有各向异性，沟槽底部的所述保护薄膜很快被刻蚀去除，随后，刻蚀工艺气体中的活性基团（当刻蚀工艺气体为SF6时，所述活性基团为氟基活性基团）开始和沟槽底部的硅反应，而形成在侧壁上的所述保护薄膜使得在刻蚀沟槽底部的硅时，沟槽的侧壁不被刻蚀。
由此可知，利用本发明所提供的深硅刻蚀方法对基片进行刻蚀时，畸变刻蚀沟槽的深宽比很高（即，需要几多次的等离子刻蚀的步骤），也可以保证刻蚀均匀，并获得较好的刻蚀形貌。
在本发明中，对所述保护薄膜的材料并没有具体限制，例如，当利用SF6作为刻蚀工艺气体进行所述等离子刻蚀的步骤时，所述保护薄膜可以为Al2O3薄膜。通过原子层沉积形成Al2O3保护薄膜的第一前驱体为N2O，第二前驱体为Al（CH3）3，在进行原子层沉积的步骤时，可以首先向反应腔内通入第二前驱体，完成基片对Al的吸附，随后通入第一前驱体，对第一前驱体N2O进行解离，形成O*，使基片完成对O的吸附，Al和O在基片上发生界面反应，生成一层Al2O3。
为了确保在进行所述等离子刻蚀的步骤时，可以将沉积在沟槽的底壁上的所述保护薄膜刻蚀去除，优选地，可以在进行所述等离子刻蚀的步骤的同时，向所述反应腔内通入Cl2。
作为本发明的另一种实施方式，所述保护薄膜还可以为SiO2保护薄膜。通过原子层沉积形成SiO2保护薄膜的第一前驱体为四乙基二胺硅，第二前驱体为N2O，在进行原子层沉积的步骤时，向反应腔内通入四乙基二胺硅，完成所述基片对Si的吸附，随后向反应腔内通入第二前驱体，并同时对第二前驱体N2O进行解离，形成O*，完成基片对O的吸附，Si和O在基片上发生界面反应，生成一层SiO2。
当然，第一前驱体和第二前驱体的通入顺序并不限于此，下文中将通过两种实施方式对第一前驱体和第二前驱体的通入顺序进行描述，这里先不赘述。
图3中所示的是在本发明所提供深硅刻蚀方法的一种实施方式中，刻蚀工艺气体、第一前驱体、第二前驱体和等离子体发生装置的时序图。如图中所示，该深硅刻蚀方法包括持续地向所述反应腔内通入第一前驱体，在所述原子层沉积步骤中，向所述反应腔内通入第二前驱体，使得所述第一前驱体和所述第二前驱体在所述原子层沉积步骤中生成所述保护薄膜。在整个深硅刻蚀方法中，第一前驱体持续地通入反应腔中，刻蚀工艺气体和第二前驱体交替地通入反应腔中。在所述深硅刻蚀方法中，等离子体发生装置是始终开启的，在等离子体刻蚀的步骤中对刻蚀工艺气体和所述第一前驱体进行等离子解离。在所述原子层沉积步骤中，由于所述第一前驱体在所述等离子刻蚀的步骤中已经被解离，所以具有很高的活性，能够容易地在所述原子层沉积的步骤中吸附在基片上，在原子层沉积的步骤中，向反应腔内通入第二前驱体，该第二前驱体本身活性较高，也可以容易地吸附在基片上，从而完成在基片上形成原子层的界面反应。
图4中所示的是在本发明所提供深硅刻蚀方法的另一种实施方式中，刻蚀工艺气体、第一前驱体、第二前驱体和等离子体发生装置的时序图。在该实施方式的深硅刻蚀方法中，每次对所述基片进行原子层沉积的步骤包括多个间隔的沉积周期，每个沉积周期包括交替地向所述反应腔内通入所述第一前驱体和第二前驱体，该第一前驱体和第二前驱体用于在所述原子层沉积步骤中生成所述保护薄膜。
利用图4中所示的实施方式可以加快所述原子层沉积的步骤中所述保护薄膜的生长速度。
在所述等离子刻蚀的步骤中可以向所述反应腔内通入刻蚀工艺气体和第一前驱体，从而可以提高第一前驱体的活性。
如图5a、图5b和图6中所示，作为本发明的另一个方面，提供一种用于深硅刻蚀的设备，该设备包括具有反应腔32的腔室、刻蚀工艺气体源（未示出）和等离子体发生装置，反应腔32用于盛放基片10，所述刻蚀工艺气体源提供的工艺气体可以经过所述等离子体发生装置进入反应腔32内部，以对基片10进行刻蚀，其中，所述设备还包括前驱体源（未示出），该前驱体源可以与反应腔32相通，以能够在所述基片上进行原子层沉积形成保护薄膜。容易理解的是，反应腔32中设置有用于设置基片10的卡盘20。
本发明所提供的设备用于执行本发明所提供的上述深硅刻蚀方法。所述刻蚀工艺气体源向反应腔32内通入经过等离子解离的刻蚀工艺气体，以进行所述等离子刻蚀步骤。所述前驱体源可以向反应腔32内通入前驱体，以在所述原子层沉积步骤中在基片上进行原子层沉积形成所述保护薄膜。
通常，进行所述原子层沉积步骤的所述前驱体源包括第一前驱体源和第二前驱体源，所述第一前驱体源提供的第一前驱体可以经过所述等离子体发生装置进入所述反应腔内部。利用所述等离子体发生装置可以对所述第一前驱体进行等离子解离，以使得所述第一前驱体更容易吸附在基片上。如上文中所述，所述原子层沉积的步骤中形成的保护薄膜可以为Al2O3，第一前驱体源提供的第一前驱体可以为N2O，第二前驱体源提供的第二前驱体可以为Al（CH3）3。所述原子层沉积的步骤中形成的保护薄膜还可以为SiO2，第一前驱体源提供的第一前驱体可以为N2O，第二前驱体源提供的第二前驱体可以为四乙基二胺硅。
如图5a、图5b和图6中所示，作为本发明的一种实施方式，所述设备可以包括第一导管50，所述等离子体发生装置可以包括套在第一导管50外部的射频线圈40，第一导管50能够将所述刻蚀工艺气体源和所述第一前驱体源与反应腔32连通。
在进行所述等离子刻蚀的步骤时，打开刻蚀工艺气体源，使刻蚀工艺气体（例如，SF6）通过第一导管50进入反应腔32中，在原子层沉积步骤中，关闭所述刻蚀工艺气体源，打开所述第一前驱体源，使第一前驱体通过第一导管50进入反应腔32中。或者，在整个深硅刻蚀方法中，所述第一前驱体源保持持续开启，具体控制方法将在下文中介绍。
所述设备还可以包括第二导管60，该第二导管60可以将所述第二前驱体源与反应腔32连通。为了使第二前驱体分布更均匀，优选地，可以设置多个第二导管60，图5a、图5b和图6中所示的实施方式中，所述设备包括两个第二导管60，该两个第二导管60关于所述腔室的中心轴线对称。在所述原子层沉积的步骤中，第二导管60将第二前驱体源与反应腔32连通，在所述等离子刻蚀步骤中，第二导管60不与反应腔32相通，具体控制方法将在下文中详细介绍。
为了实现所述等离子刻蚀的步骤与所述原子层沉积的步骤交替进行，优选地，所述腔室可以包括选择机构，该选择机构使得第一导管50和第二导管60交替地与所述反应腔相通。
具体地，所述选择机构包括隔板71和挡气板72，隔板71上设置有对应于第一导管50的第一通孔71a和对应于第二导管60的第二通孔71b，隔板71将所述腔室分隔层隔离腔31和反应腔32，挡气板72上设置有与第一通孔71a对应的第三通孔72a和与第二通孔71b对应的第四通孔72b，挡气板72可以在第一位置（图5a）和第二位置（图5b和图6）之间滑动。第二通孔71b和第四通孔72b的数量与第二导管60的数量相同，即，在图5a至图6中所示的实施方式中，设置有两第二导管60、两个第二通孔71b和两个第四通孔72b。
如图5a所示，当挡气板72在所述第一位置时，第一通孔71a和第三通孔72a相通，第二通孔71b和第四通孔72b错开。当挡气板72位于第一位置时，如果刻蚀工艺气体源是打开的，则通过第一导管50释放的刻蚀工艺气体通过第一通孔71a和第三通孔72a进入反应腔32内，从而可以进行所述等离子刻蚀步骤；如果刻蚀工艺气体源是关闭的，而第一前驱体源是打开的，则可以通过第一导管50、第一通孔71a和第三通孔72a向反应腔32中通入所述原子层沉积的步骤中所需要的第一前驱体。由于射频线圈40套在第一导管50的外部，则经过第一导管50的刻蚀工艺气体以及第一前驱体均被等离子解离。
如图5b和图6所示，当挡气板72在所述第二位置时，第二通孔71b与第四通孔72b相通，第一通孔71a与第三通孔72a错开，此时，第二前驱体源打开，第二前驱体通过第二导管60、第二通孔71b和第四通孔72b进入反应腔32内。
当利用图5a至图6中所示的设备实施图4中所示的深硅刻蚀方法时，在所述原子层沉积步骤中的每个沉积周期中，第一前驱体和第二前驱体交替地通入反应腔32内，当挡气板72所述第二位置时，该挡气板72可以将第一导管50密封，以防止向反应腔32内通入第二前驱体源时，第一前驱体源的等离子体（例如，O*）进入隔离腔31中，从而可以避免第一前驱体和第二前驱体在隔离腔31中发生空间反应，并进而避免形成在基片上的保护膜厚度不均匀。
优选地，所述设备可以包括冲洗气体源，隔离腔31的侧壁上可以设置有出气孔，所述冲洗气体源与隔离腔31相通。当第一导管50与反应腔32隔离时，冲洗气体源释放的冲洗气体可以将参与在隔离腔31中的第一前驱体源通过出气孔冲洗出隔离腔31。如图所示，可以在第二导管60上设置与该第二导管60导通的第三导管61，冲洗气体与第二前驱体可以在第二导管60中混合，此时，冲洗气体还起到稀释第二前驱体的功能。如图3和图4中所示，在整个深硅刻蚀方法中，冲洗气体源是持续打开的。
为了防止第一前驱体存在于隔离腔31内，优选地，所述选择机构还包括可以使得第一导管50沿该第一导管50的轴线方向上下移动的第一驱动模块和使得所述挡气板沿所述隔板滑动的第二驱动模块。
当第二驱动模块驱动挡气板72处于第一位置后，第一驱动模块驱动第一导管50向下移动，并穿过第三通孔72a和第一通孔71a进入反应腔32中，使得经过等离子解离的第一前驱体和刻蚀工艺气体尽量全部通入反应腔32中。第一前驱体通入完毕后，利用第一驱动模块驱动第一导管50向上移动，当第一导管50离开第三通孔72a后，利用第二驱动模块驱动挡气板72至第二位置，通过第二导管60和第三导管61向所述腔室内通入冲洗气体和第二前驱体。
具体地，所述第一驱动模块可以包括设置在所述腔室外部的丝杠组件（未示出）和第一电机（未示出），所述丝杠组件与第一导管50相连，所述第一电机与所述丝杠组件相连。利用第一电机驱动丝杠组件的丝杠转动，从而可以带动第一导管上下移动。
或者第一驱动模块可以包括活塞缸，通过活塞杆的伸缩带动第一导管50的上下移动。再者，所述第一驱动模块可以包括齿轮齿条机构，齿条与第一导管相连，通过齿轮齿条的啮合移动可以带动第一导管50的上下移动。
为了便于设置射频线圈40，优选地，可以在第一导管50的上部设置法兰41，所述等离子体发生装置的射频线圈40套在所述第一导管的上部，且设置在所述法兰上。于此同时，所述第一驱动模块还可以包括套在第一导管50的上部的波纹管73，该波纹管73位于法兰41和所述腔室的顶面之间。当挡气板72处于第一位置时，波纹管73处于压缩状态，当挡气板72处于第二位置时，波纹管73处于拉伸状态。设置波纹管73在一定程度上有利于第一导管50的上下移动。
下面介绍第二驱动模块的一种实施方式，如图5a至图6所示，所述第二驱动模块可以包括驱动轴81、凸轮82、一对限位件83和第二电机84，第二电机84固定在所述腔室的顶壁上，驱动轴81的一端与凸轮82相连，另一端与第二电机84相连，限位件83设置在挡气板72的上表面上，当挡气板72处于第一位置和第二位置时，一对限位件83分别位于凸轮82的两侧，且与凸轮82侧表面接触。如图所示，当挡气板72处于第一位置时，两个限位件83分别位于凸轮82的两侧，其中，一个限位件83距离凸轮82的旋转轴（即，驱动轴81）较近，另一个限位件83距离凸轮82的旋转轴较远。当第二电机84带动驱动轴81转动时，凸轮82转动，凸轮82转动会推动距离驱动轴81较近的一个限位件83，利用该限位件83带动挡气板72滑动。当凸轮82带动挡气板72滑动至第二位置时停止转动。此时，在第一位置距离驱动轴81较近的限位件83变得距离驱动轴81较远，而在第一位置距离驱动轴81较远的限位件83变得距离驱动轴81较近。将第二驱动模块设置成上述结构的优点在于，结构简单，易于控制，整个过程中第二电机84仅需按照同一方向转动即可。
为了限制挡气板72的移动方向，优选地，可以在隔板71上设置导向滑槽85，挡气板72可以在导向滑槽85内移动。
下面介绍利用图5a至图6中所示的设备进行图4中所述的深硅刻蚀方法的过程。
首先进行第1次等离子刻蚀的步骤，刻蚀工艺气体源以及第一前驱体源均打开，挡气板72处于第一位置，第一通孔71a与第三通孔72a对齐，第一驱动模块驱动第一导管50穿过第一通孔71a和第三通孔72a进入反应腔32内，并将经过等离子解离的刻蚀工艺气体和第一前驱体通入反应腔32内，对反应腔32中的基片进行等离子刻蚀，第1次等离子刻蚀结束后，第一驱动模块驱动第一导管50穿过第一通孔71a和第三通孔72a回到隔离腔31中，进行原子层沉积的步骤。
随后进行原子层沉积步骤，在原子层沉积的步骤中，首先，第二驱动模块的第二电机84转动，利用凸轮82带动挡气板72到达第二位置，使第二通孔71b与第四通孔72b对齐，并使挡气板72将第一导管50密封，此时，打开第二前驱体源，利用第二导管60、第二通孔71b和第四通孔72b将第二前驱体源通入反应腔32中，随着第二电机84的快速旋转，挡气板72在第一位置和第二位置之间往复移动，第一前驱体和第二前驱体往复地通入反应腔32内，完成多个沉积周期，直至基片的沟槽侧壁上沉积的原子层达到理想厚度位置，关闭第二前驱体源。
接下来，利用第二驱动模块使挡气板回到第一位置，并利用第一驱动模块使第一导气管50进入反应腔内，进行第2次等离子刻蚀。
如此重复上述过程，直至基片上的沟槽达到预定深度为止。
在本发明中，利用原子层沉积的自抑制特性，可以在基片的沟槽侧壁上形成均匀的保护薄膜，从而可以在刻蚀过程中获得较好的刻蚀形貌，并且可以刻蚀得到深宽比较高的沟槽。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种深硅刻蚀方法，该深硅刻蚀方法包括对设置在反应腔内的基片进行多次等离子刻蚀的步骤以在所述基片上形成沟槽，直至该沟槽的深度达到预定值，其特征在于，所述深硅刻蚀方法还包括，在相邻两次等离子刻蚀步骤之间进行原子层沉积的步骤，以使得所述沟槽的侧壁上覆盖有保护薄膜；
该深硅刻蚀方法包括持续地向所述反应腔内通入第一前驱体，在所述原子层沉积步骤中，向所述反应腔内通入第二前驱体，使得所述第一前驱体和所述第二前驱体在所述原子层沉积步骤中生成所述保护薄膜，或者
每次对所述基片进行原子层沉积的步骤包括多个间隔的沉积周期，每个沉积周期包括交替地向所述反应腔内通入所述第一前驱体和第二前驱体，该第一前驱体和第二前驱体用于在所述原子层沉积步骤中生成所述保护薄膜。
2.根据权利要求1所述的深硅刻蚀方法，其特征在于，所述保护薄膜为Al2O3。
3.根据权利要求2所述的深硅刻蚀方法，其特征在于，进行所述等离子刻蚀的步骤的同时，向所述反应腔内通入Cl2。
4.根据权利要求1所述的深硅刻蚀方法，其特征在于，所述保护薄膜为SiO2。
5.一种用于深硅刻蚀的设备，该设备包括具有反应腔的腔室、刻蚀工艺气体源和等离子体发生装置，所述反应腔用于盛放基片，所述刻蚀工艺气体源提供的工艺气体能够经过所述等离子体发生装置进入所述反应腔内部，以对所述基片进行刻蚀，其特征在于，所述设备还包括前驱体源，该前驱体源能够与所述反应腔相通，以能够在所述基片上进行原子层沉积形成保护薄膜；
所述前驱体源包括第一前驱体源和第二前驱体源，所述设备包括第一导管、第二导管和选择机构，
所述第一导管能够将所述第一前驱体源与所述反应腔连通；
所述该第二导管能够将所述第二前驱体源与所述反应腔连通；
所述选择机构使得所述第一导管和所述第二导管交替地与所述反应腔相通；所述选择机构包括隔板和挡气板，所述隔板上设置有对应于所述第一导管的第一通孔和对应于所述第二导管的第二通孔，所述隔板将所述腔室分隔层隔离腔和所述反应腔，所述挡气板上设置有与所述第一通孔对应的第三通孔和与所述第二通孔对应的第四通孔，所述挡气板能够在第一位置和第二位置之间滑动，当所述挡气板在所述第一位置时，所述第一通孔和所述第三通孔相通，所述第二通孔和所述第四通孔错开，当所述挡气板在所述第二位置时，所述第二通孔与所述第四通孔相通，所述第一通孔与所述第三通孔错开。
6.根据权利要求5所述的用于深硅刻蚀的设备，其特征在于，所述第一前驱体源提供的第一前驱体能够经过所述等离子体发生装置进入所述反应腔内部。
7.根据权利要求6所述的用于深硅刻蚀的设备，其特征在于，所述等离子体发生装置包括套在所述第一导管外部的射频线圈，所述第一导管还能够将所述刻蚀工艺气体源与所述反应腔连通。
8.根据权利要求5所述的用于深硅刻蚀的设备，其特征在于，当所述挡气板在所述第二位置时，该挡气板将所述第一导管密封。
9.根据权利要求5至8中任意一项所述的用于深硅刻蚀的设备，其特征在于，所述选择机构还包括能够使得所述第一导管沿该第一导管的轴线方向上下移动的第一驱动模块和使得所述挡气板沿所述隔板滑动的第二驱动模块。
10.根据权利要求9所述的用于深硅刻蚀的设备，其特征在于，所述第一导管的上部设置有法兰，所述等离子体发生装置包括射频线圈，该射频线圈套在所述第一导管的上部，且设置在所述法兰上，所述第一驱动模块还包括套在所述第一导管的上部的波纹管，该波纹管位于所述法兰和所述腔室的顶面之间。
11.根据权利要求9所述的用于深硅刻蚀的设备，其特征在于，所述第二驱动模块包括驱动轴、凸轮、一对限位件和第二电机，所述第二电机固定在所述腔室的顶壁上，所述驱动轴的一端与所述凸轮相连，另一端与所述第二电机相连，所述一对限位件设置在所述挡气板的上表面上，当所述挡气板处于第一位置时，所述一对限位件分别位于所述凸轮的两侧，且与所述凸轮的侧表面相接触。
12.根据权利要求11所述的用于深硅刻蚀的设备，其特征在于，所述隔板上设置有导向滑槽，所述挡气板能够在所述导向滑槽内移动。
13.根据权利要求5所述的用于深硅刻蚀的设备，其特征在于，该设备还包括冲洗气体源，该冲洗气体源与所述第二导管相通，所述隔离腔的侧壁上设置有与外界选择性相通的出气孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310738735.XA CN104743496B (zh) | 2013-12-29 | 2013-12-29 | 深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310738735.XA CN104743496B (zh) | 2013-12-29 | 2013-12-29 | 深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104743496A CN104743496A (zh) | 2015-07-01 |
| CN104743496B true CN104743496B (zh) | 2017-03-22 |
Family
ID=53583873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310738735.XA Active CN104743496B (zh) | 2013-12-29 | 2013-12-29 | 深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104743496B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106873544B (zh) * | 2015-12-14 | 2020-02-14 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 工艺控制方法及系统、半导体设备 |
| CN108149224A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-06-12 | 上海硕余精密机械设备有限公司 | 一种等离子体辅助原子层沉积装置 |
| CN113707552A (zh) * | 2020-05-20 | 2021-11-26 | 广东汉岂工业技术研发有限公司 | 凹陷结构的刻蚀方法以及凹陷结构 |
| CN114107947A (zh) * | 2020-08-28 | 2022-03-01 | 昆山微电子技术研究院 | 原子层沉积设备 |
| CN114107948A (zh) * | 2020-08-28 | 2022-03-01 | 昆山微电子技术研究院 | 一种原子层沉积设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101121499A (zh) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | 探微科技股份有限公司 | 深蚀刻方法 |
| CN101643904A (zh) * | 2009-08-27 | 2010-02-10 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 深硅刻蚀装置和深硅刻蚀设备的进气系统 |
| CN101962773A (zh) * | 2009-07-24 | 2011-02-02 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种深硅刻蚀方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6165311A (en) * | 1991-06-27 | 2000-12-26 | Applied Materials, Inc. | Inductively coupled RF plasma reactor having an overhead solenoidal antenna |
| US7591957B2 (en) * | 2001-01-30 | 2009-09-22 | Rapt Industries, Inc. | Method for atmospheric pressure reactive atom plasma processing for surface modification |
-
2013
- 2013-12-29 CN CN201310738735.XA patent/CN104743496B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101121499A (zh) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | 探微科技股份有限公司 | 深蚀刻方法 |
| CN101962773A (zh) * | 2009-07-24 | 2011-02-02 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种深硅刻蚀方法 |
| CN101643904A (zh) * | 2009-08-27 | 2010-02-10 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 深硅刻蚀装置和深硅刻蚀设备的进气系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104743496A (zh) | 2015-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104743496B (zh) | 深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备 | |
| KR102176030B1 (ko) | 저온에서 SiN을 퇴적시키기 위한 Si 전구체들 | |
| Parsons et al. | Area-selective deposition: fundamentals, applications, and future outlook | |
| KR102607965B1 (ko) | 갭을 충진하기 위한 방법 및 장치 | |
| CN109801842B (zh) | 衬底处理方法 | |
| JP6890550B2 (ja) | 高アスペクト比ビアの洗浄 | |
| CN103748666B (zh) | 选择性抑制含有硅及氧两者的材料的干式蚀刻速率 | |
| TW202129708A (zh) | 藉由循環電漿增強型沉積製程形成地形選擇性氧化矽膜之方法 | |
| CN105556644B (zh) | 通过包括限制材料层在相邻区域上方的侵蚀的选择性的化学反应来在小区域上方形成材料层 | |
| US9859128B2 (en) | Self-aligned shielding of silicon oxide | |
| JP2015144268A5 (zh) | ||
| CN105900214A (zh) | 通过使用远程等离子体pecvd的fcvd硬件形成的可流动碳膜 | |
| KR20160137972A (ko) | 광 지원형 금속 원자층 퇴적(ald) 및 화학 기상 퇴적(cvd)을 위한 전구체 및 프로세스 설계 | |
| KR20140138092A (ko) | 3-차원적인 반도체 피쳐들에서의 보이드-프리한 텅스텐 충진을 위한 방법들 및 장치들 | |
| KR102630751B1 (ko) | 3d nand 에칭 | |
| JP2009510750A (ja) | シリコンを促進エッチングする方法 | |
| CN109841571A (zh) | 半导体结构的制造方法 | |
| WO2007092019A2 (en) | A method for advanced time-multiplexed etching | |
| CN108352303A (zh) | 氧化硅的自对准遮蔽 | |
| JP7443250B2 (ja) | 原子層自己整合基板の処理及び統合型ツールセット | |
| Roozeboom et al. | Cyclic etch/passivation-deposition as an all-spatial concept toward high-rate room temperature atomic layer etching | |
| CN108364954A (zh) | 三维存储器件及在其沟道孔中形成外延结构的方法 | |
| CN106952947B (zh) | 鳍式场效应晶体管及其形成方法 | |
| Arts et al. | Foundations of atomic-level plasma processing in nanoelectronics | |
| US20220223411A1 (en) | Methods for depositing gap-filling fluids and related systems and devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100176 No. 8 Wenchang Avenue, Beijing economic and Technological Development Zone Patentee after: Beijing North China microelectronics equipment Co Ltd Address before: 100176 Beijing economic and Technological Development Zone, Wenchang Road, No. 8, No. Patentee before: Beifang Microelectronic Base Equipment Proces Research Center Co., Ltd., Beijing |