CN111243951B - 一种深硅刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种深硅刻蚀方法，包括：对涂有光刻胶的硅片实施主刻蚀步，在主刻蚀步中，交替进行多次沉积工艺与刻蚀工艺，以在硅片上形成深硅槽结构，在主刻蚀步之前，还包括预轰击步，在预轰击步中，通入惰性气体，将惰性气体激发为等离子体，并通过等离子体轰击硅片，使光刻胶产生碎片并使碎片在硅片的氧化硅硬掩模与硅之间的界面处形成保护膜。通过在主刻蚀步和预沉积步之前加入预轰击步，改善了刻蚀顶部咬边等异常形貌。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种深硅刻蚀方法。
背景技术
在硅片上形成具有高深宽比、侧壁垂直的沟槽是MEMS器件的决定性要求之一，目前深硅主要刻蚀方法为博世工艺(Bosch：沉积&刻蚀交替多次进行)和非博世工艺(none-bosch：沉积&刻蚀同时进行)，其中bosch工艺具有高深宽比、高深度、高选择比、高垂直度的优点，缺点为侧壁周期性的凹凸不平(scallop)；none-bosch工艺虽不具有bosch工艺的高深宽比、高深度、高选择比的优点，但侧壁高度平滑。
除了侧壁的不平滑以外，在博世工艺中，当刻蚀深度达到一定程度时，还会出现顶部咬边的异常形貌，造成CD的损失，如图1所示，图中展示了现有工艺不同刻蚀循环数时的顶部形貌，其中，(a)为15个循环数时的顶部形貌，(b)为150个循环数时的顶部形貌，(c)为300个循环数时的顶部形貌。从中可以看到，随着刻蚀循环数的增加，顶部咬边的形貌异常加大，从而造成严重的CD的损失。
目前，虽然有在Bosch工艺的主刻蚀步和预沉积步之前预通氧气、氦气以进行预刻蚀，利用氧气氧化侧壁，以提供侧壁的保护，从而减轻咬边这一异常形貌的方法，然而，该预刻蚀对原有硅层表面形成了氧化层，对消除顶部咬边的作用有限，尤其是刻蚀深度较大的时候，同时工艺较为复杂，提高了工艺成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种深硅刻蚀方法，通过在主刻蚀步之前加入预轰击步，改善了刻蚀顶部咬边等异常形貌。
本发明实施例提供一种深硅刻蚀方法，包括：对涂有光刻胶的硅片实施主刻蚀步，在所述主刻蚀步中，交替进行多次沉积工艺与刻蚀工艺，以在所述硅片上形成深硅槽结构，在所述主刻蚀步之前，还包括预轰击步，在所述预轰击步中，通入惰性气体，将所述惰性气体激发为等离子体，并通过所述等离子体轰击所述硅片，使所述光刻胶产生碎片并使所述碎片在所述硅片的氧化硅硬掩模与硅之间的界面处形成保护膜。
优选的，所述惰性气体仅由稀有气体构成。
优选的，在所述预轰击步与所述主刻蚀步之间，还包括：预沉积步，在所述预沉积步中，通入钝化气体，以在所述硅片上形成钝化层。
优选的，所述预轰击步的工艺配方参数的取值范围为：工艺时间为30～600秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为20～300W；工艺气压为5～100mTorr；所述氩气的气体流量为20～500sccm。
优选的，所述预轰击步的工艺配方参数为：工艺时间为60秒；源射频功率为2000W；偏置射频功率为150W；工艺气压为50mTorr；所述氩气的气体流量为200sccm。
优选的，所述保护膜为碳基保护膜。
优选的，所述碳基保护膜还包含氮元素或氧元素中的至少一种。
优选的，所述沉积工艺包括沉积步，所述刻蚀工艺包括物理轰击步和化学刻蚀步，其中，所述沉积步中的工艺配方参数的取值范围为：单步工艺时间为0.5～5秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为0W；工艺气压为5～100mTorr；钝化气体的气体流量为20～500sccm；
所述物理轰击步的工艺配方参数的取值范围为：单步工艺时间为0.3～5秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为20～100W；工艺气压为5～100mTorr；刻蚀气体的气体流量为20～500sccm；
所述化学刻蚀步步的工艺配方参数的取值范围为：单步工艺时间为0.5～10秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为0W；工艺气压为5～100mTorr；钝化气体的气体流量为20～500sccm。
优选的，所述物理轰击步的单步偏置射频功率根据循环数由最小功率平均递增至最大功率；所述化学刻蚀步的单步工艺时间根据循环数由最小单步工艺时间平均递增至最大单步工艺时间。
优选的，所述预沉积步的工艺配方参数的取值范围为：工艺时间为2～20秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为0W；工艺气压为5～100mTorr；钝化气体的气体流量为20～500sccm。
由此，本发明实施例提供的一种深硅刻蚀方法，通过在主刻蚀步之前加入预轰击步，改善了刻蚀顶部咬边等异常形貌。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为目前工艺不同刻蚀循环数时的顶部形貌；
图2为Bosch工艺主要步骤示意图；
图3为本发明一实施例的主要步骤示意图；
图4为本发明另一实施例的主要步骤示意图；
图5为本发明方案机理(a)SEM表征(b)SEM放大图(c)EDX能谱分析位置(d)EDX元素分析结果；
图6为未进行氩气轰击的对照组电镜图；
图7为本发明一实施例与目前工艺的对比图(a)现有技术(b)本发明方案；
图8为本发明另一实施例与未加预轰击步的工艺的对比图(a)未加预轰击步(b)本发明方案。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种博世工艺(Bosch工艺)如图2所示，包括主刻蚀步，其中，主刻蚀步包括沉积步和刻蚀步，沉积步与刻蚀步交替多次进行，以在硅片上进行深硅刻蚀以形成深硅槽结构，通过沉积步与刻蚀步交替多次进行，可以在集成电路制造中阻止或减弱侧向刻蚀，并在刻蚀的侧向边壁沉积一层刻蚀薄膜。
具体的，主刻蚀步工艺首先采用氟基活性基团进行硅的刻蚀，然后进行侧壁钝化，刻蚀和保护两步工艺交替进行。通过交替转换刻蚀气体与钝化气体实现刻蚀与边壁钝化。其中刻蚀气体为SF6，钝化气体为C4F8。C4F8在等离子体中能够形成碳氟类高分子聚合物([CF2]n)，其沉积在硅表面能够阻止氟离子与硅的反应。刻蚀与钝化每1～10s转换一个周期。在短时间的各向同性刻蚀之后即将刚刚刻蚀过的硅表面钝化。在深度方向由于有离子的物理溅射轰击，钝化膜可以保留下来，这样下一个周期的刻蚀就不会发生侧向刻蚀。通过这种周期性“钝化-刻蚀-钝化-刻蚀”，刻蚀只沿着深度方向进行。
即，在主刻蚀步中，先进行沉积步。在沉积步中，通入钝化气体为C4F8，以形成钝化膜保护侧壁，然后在刻蚀步中，通入刻蚀气体为SF6，进行刻蚀，进而循环往复，直至满足目标刻蚀深度。
然而，经研究发现，碳氟聚合物的沉积对消除顶部咬边的作用有限，尤其是刻蚀深度较大的时候。如图1所示，其中循环数(a)<(b)<(c)，即刻蚀深度(a)<(b)<(c)，刻蚀深度越大时，顶部咬边的形貌越明显。
因此，本发明一实施例提供一种深硅刻蚀方法，如图3所示，包括：对涂有光刻胶的硅片实施主刻蚀步，在主刻蚀步中，交替进行多次沉积工艺与刻蚀工艺，以在硅片上形成深硅槽结构，在主刻蚀步之前，还包括预轰击步，在预轰击步中，通入惰性气体，将惰性气体激发为等离子体，并通过等离子体轰击硅片，使光刻胶产生碎片并使碎片在硅片的氧化硅硬掩模与硅之间的界面处形成保护膜。
优选地，惰性气体仅由氖、氩、氪等稀有气体构成。尤其的，考虑到轰击效果和气源经济型，氩气作为高分子量稀有气体，具有更好的轰击特性，且容易获得，因此将氩气作为预轰击步的首选工艺气体。
通过在碳氟聚合物的沉积之前对硅片进行氩气轰击，可以促使在氧化硅硬掩模与硅之间的界面处形成一层保护膜，如图5所示，(a)为SEM表征，(b)为SEM放大图，(c)为EDX能谱分析位置，(d)为EDX元素分析结果；图中，110为待刻蚀硅区，120为氧化硅硬掩模区，130为氩气轰击生成保护膜区，200为光刻胶涂覆区。从EDX能谱分析结果来看，该氩气轰击生成薄膜含有碳和氮，机理为氩气轰击光刻胶产生的碎片重新在氧化硅硬掩模与硅之间的界面处形成一层沉积膜。通过SEM表征和SEM放大图以及EDX能谱分析位置示意图可以看到，氩气轰击致使待刻蚀硅区110在与光刻胶涂覆区200接触部分轻微下凹，即，在氩气轰击下，与光刻胶涂覆区200接触待刻蚀硅区110发生反应，并且反应部分终止于待刻蚀硅区110与氧化硅硬掩模区120交界处，并在原有的氧化硅硬掩模区120上的与刻蚀硅区110交界处的外层上，生成一层硬质的保护膜区130。从图(b)(c)可清楚看到，保护膜区130由于质硬且脆，在氩气轰击作用下，在靠近待刻蚀硅区110处形成了裂痕，并且保护膜区130下沉至已轻微被刻蚀下凹的刻蚀硅区110交界处。通过EDX元素分析结果可以看到，在保护膜区130中碳含量最高，硅元素次之，之后为氮元素和氧元素，由于在氩气轰击过程中，碳元素主要来自光刻胶，因此，可以确定，保护膜区130的生成主要源自于氩气轰击光刻胶产生的碎片重新在氧化硅硬掩模与硅之间的界面处形成一层碳基反应沉积膜。
进一步的，图6为未进行氩气轰击的对照组电镜图，从图中可以清楚的看到，在没有预轰击步的情况下，待刻蚀硅区110光滑平整，没有下凹，在氧化硅硬掩模区120上与刻蚀硅区110交界处的外层质均，而无任何保护膜存在。由此可以看到，在氩气轰击后，可以得到明显的保护膜区130，且由于其质硬的特质，且下沉至已轻微被刻蚀下凹的刻蚀硅区110交界处，可以在后续的主刻蚀步中，即沉积-刻蚀循环中，保护刻蚀顶部轮廓，防止在后续刻蚀尤其是多次刻蚀后，顶部保护不足而形成顶部咬边的情况。
优选的，预轰击步的工艺气体仅由氩气构成。单一的预处理气体和单一的轰击步骤，在解决了顶部咬边的问题的同时，精简了步骤工序，单一工艺气体即可完成保护膜区130的生成，而无需添加额外的处理工序和处理气体，简单高效。
具体的，预轰击步的工艺时间为30～600秒，预轰击步的工艺时间直接影响了光刻胶被轰击破碎后沉积反应的厚度，因此至少维持30秒的预轰击步的工艺时间，以保证保护膜的生成完全。优选的预轰击步的工艺时间为60秒，以在确保保护膜生成厚度的同时，避免过度轰击致使膜层脱落，同时节省工艺时间。
预轰击步的气体流量范围为20～500sccm，优选为200sccm。预轰击步的源射频功率范围为500～3000W，优选为2000W；预轰击步的偏置(Bias)射频功率范围为20～300W，优选150W。这里，偏置射频功率需要被严格控制，在确保必要的轰击强度的同时，尽可能降低轰击强度，以避免过度轰击造成保护膜难以生成或刻蚀剥落。
预轰击步的工艺压力范围为5～100mTorr，优选为50mTorr。相对于现有常规的轰击工艺压力维持在1～5mTorr上下而言，预轰击步的工艺压力远大于现有常规的轰击工艺压力。这是由于同温下等离子体平均自由程与气压成反比，与相对低的轰击工艺压力相比，高的轰击工艺压力具有更短的平均自由程和弱化的轰击强度，从而带来更为收敛的轰击效果，这有助于控制氩气的轰击强度，以利于当光刻胶被氩气轰出碎片后，为光刻胶在氧化硅硬掩模与硅之间的界面处的沉积和反应提供更高的压力和相对稳定的反应环境，避免碎片化的光刻胶因强轰击和低压的作用而处于过度的游离状态而无法很好地附着沉积在氧化硅硬掩模与硅之间的界面处或是已沉积的保护膜因高强度轰击而被刻蚀剥落。进而高的轰击工艺压力进一步促使保护膜的生成，提高了保护膜厚度和硬度。
另一方面，主刻蚀步包括沉积步、物理轰击步和化学刻蚀步，沉积步、物理轰击步和化学刻蚀步依次往复循环直至达到目标刻蚀深度。其中，沉积步中的工艺配方参数可以为：单步工艺时间为0.5～5秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为0W；工艺气压为5～100mTorr；钝化气体的气体流量为20～500sccm；物理轰击步的工艺配方参数可以为：单步工艺时间为0.3～5秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为20～100W；工艺气压为5～100mTorr；刻蚀气体的气体流量为20～500sccm；化学刻蚀步的工艺配方参数可以为：单步工艺时间为0.5～10秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为0W；工艺气压为5～100mTorr；钝化气体的气体流量为20～500sccm。
沉积步即进行钝化气体C4F8沉积。物理轰击步和化学刻蚀步均使用相同流量压力的刻蚀气体SF6，物理轰击步相对于化学刻蚀步具有高的偏置功率，从而可使刻蚀气体SF6先进行轰击后再进行化学刻蚀，相对于单一的化学刻蚀步，利于提高刻蚀气体SF6的刻蚀效率。
在一些实施例中，物理轰击步的单步偏置射频功率根据循环数由最小功率平均递增至最大功率；化学刻蚀步的单步工艺时间根据循环数由最小单步工艺时间平均递增至最大单步工艺时间。即，当物理轰击步中的单步偏置射频功率具有一个功率区间时，第一个循环中的物理轰击步的单步偏置射频功率设置为该功率区间的最小值，并且，基于该功率区间的数值范围的最大值与最小值的差，和主刻蚀步的循环数进行平均，则可以得到每一步循环中的物理轰击步的单步偏置射频功率与上一步循环中的物理轰击步的单步偏置射频功率的固定增量值，从而，物理轰击步中的单步偏置射频功率从第一个主刻蚀步循环设定为最小值开始，每个循环依次递增，直至循环结束时增至物理轰击步中的单步偏置射频功率最大值。如此设置有助于克服因循环数的增加导致的硅槽结构逐渐加深而导致的刻蚀效率下降的问题。同理的，化学刻蚀步的单步工艺时间一样设置为在预设的化学刻蚀步的单步工艺时间区间内，根据循环数由最小单步工艺时间平均递增至最大单步工艺时间，以克服因循环数的增加导致的硅槽结构逐渐加深而导致的刻蚀效率下降的问题。
在本发明另一实施例中，在预轰击步与主刻蚀步之间，还包括预沉积步，其余与上述实施例相同，如图4所示。预沉积步的工艺配方参数可以为：工艺时间为2～20秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为0W；工艺气压为5～100mTorr；钝化气体的气体流量为20～500sccm。
在主刻蚀步之前，增加预沉积步，即在主刻蚀步中的沉积步之前，先进行一次预沉积步，对硅片先通入钝化气体为C4F8以形成一层钝化膜保护侧壁后，再进行主刻蚀步的沉积步，在预沉积步形成的钝化膜的基础上再进行循环多次的沉积钝化与刻蚀。由于在主刻蚀步之前加入预沉积步进行碳氟聚合物的沉积，以对顶部区域进行额外的保护，可以在顶部的初次刻蚀中减少顶部的刻蚀量，保护顶部不被侧向刻蚀。进而，在氩气轰击形成的保护膜叠加预沉积形成的钝化膜的基础上，当进入主刻蚀步的正常“钝化-刻蚀-钝化-刻蚀”循环后，后续的循环基于最初规整的顶部初步刻蚀轮廓进行，抑制顶部咬边情况的同时，为后续的主刻蚀步循环提供了规整的基点，使后续刻蚀保持高深宽比、高深度、高选择比和高垂直度，并能在多次刻蚀循环后依旧保证对顶部的保护。
由此，本发明实施例提供的一种深硅刻蚀方法，通过在Bosch工艺主刻蚀步之前加入预轰击步，改善了刻蚀顶部咬边等异常形貌。
示例
示例一：
本发明一实施例工艺配方如下：
本发明一实施例的工艺为先进行预轰击步，然后进行主刻蚀步，即在预轰击步之后，进行沉积步和刻蚀步的交替循环，直至满足刻蚀深度或主刻蚀步循环次数的要求。
其中，预轰击步工艺配方参数如表1所示，在预轰击步中，通入单一工艺气体氩气，氩气的工艺气压为50mTorr，上电极中心功率为1800W，上电极边缘功率为500W，下电极功率为150W，即源射频功率为1800W，偏置(Bias)射频功率为150W。并且，中心氩气流量为200sccm，工艺步长时间为60s，无循环。由此，在高的下电极功率即偏置(Bias)射频功率的作用下，为氩气提供充足的轰击效能，使其处于强轰击状态，进而可以从分子层面击碎光刻胶，并使其渗入化硅硬掩模与硅之间的界面处以形成保护膜。较长的工艺时间助于反应的充分进行，提高保护膜的厚度和硬度。
并且，考虑到本实施例中预轰击步后直接进行主刻蚀步，为了提高保护膜的厚度和硬度，将氩气的工艺气压设为50mTorr，从而增大了原子轰击密度。由于同温下等离子体平均自由程与气压成反比，与相对低的轰击工艺压力相比，高的轰击工艺压力具有更短的平均自由程和弱化的轰击强度，从而带来更为收敛的轰击效果，这有助于控制氩气的轰击强度，以利于当光刻胶被氩气轰出碎片后，为光刻胶在氧化硅硬掩模与硅之间的界面处的沉积和反应提供更高的压力和相对稳定的反应环境，避免碎片化的光刻胶因强轰击和低压的作用而处于过度的游离状态而无法很好地附着沉积在氧化硅硬掩模与硅之间的界面处。进而高的轰击工艺压力进一步促使保护膜的生成，提高了保护膜厚度和硬度。
表1本发明一实施例的预轰击步工艺配方
在预轰击步之后，氧化硅硬掩模与硅之间的界面处已形成一层沉积保护膜。进而进行主刻蚀步，主刻蚀步的工艺配方参数如表2所示。
其中，在每个主刻蚀步循环中，先进行沉积步。
沉积步的工艺配方参数为，在工艺气压30mTorr下，中心通入200sccm流量的C4F8和边缘通入100sccm流量的C4F8，并且，上电极中心功率为1800W，上电极边缘功率为500W，下电极功率为0W，即源射频功率为1800W，偏置(Bias)射频功率为0W。由此，在沉积步中不发生轰击作用。沉积步的单步步长时间为0.8秒。
在每次主刻蚀步循环中的沉积步之后，进行刻蚀步。
刻蚀步的工艺配方参数为，在工艺气压40mTorr下，中心通入300sccm流量的SF6和边缘通入100sccm流量的SF6，并且，上电极中心功率为2200W，上电极边缘功率为600W，下电极功率为0W，即源射频功率为2200W，偏置(Bias)射频功率为0W。由此，在刻蚀步中不发生轰击作用。刻蚀步的单步步长时间为1.6秒。
表2本发明一实施例的主刻蚀步工艺配方
示例一的刻蚀效果如图7所示。为进行比对对照，增加了目前工艺的效果图，其中，(a)为目前工艺(b)为本发明方案。目前工艺的方案为本实施例中的仅有主刻蚀步而没有预轰击步的结果。
从图中可直观地看到，与只有主刻蚀步相比，在主刻蚀步之前增加预轰击步，可以形成更加规整的深硅刻蚀沟槽形貌，顶部咬边问题得到了极大的优化。
示例二：
本发明另一实施例工艺配方如下：
本发明另一实施例的工艺为先进行预轰击步，然后进行预沉积步，再进行主刻蚀步，即在预轰击步之后，先进行预沉积，再进行沉积步和刻蚀步的交替循环，并且，刻蚀步也分为先进行物理轰击步，后进行化学刻蚀步，即沉积步、物理轰击步和化学刻蚀步三者依次交替循环，直至满足刻蚀深度或主刻蚀步循环次数的要求。
其中，预轰击步工艺配方参数如表3所示，在预轰击步中，通入单一工艺气体氩气，氩气的工艺气压为30mTorr，上电极中心功率为1800W，上电极边缘功率为500W，下电极功率为150W，即源射频功率为1800W，偏置(Bias)射频功率为150W。并且，中心氩气流量为200sccm，工艺步长时间为60s，无循环。由此，在高的下电极功率即偏置(Bias)射频功率的作用下，为氩气提供充足的轰击效能，使其处于强轰击状态，进而可以从分子层面击碎光刻胶，并使其渗入化硅硬掩模与硅之间的界面处以形成保护膜。较长的工艺时间助于反应的充分进行，提高保护膜的厚度和硬度。
由于在第二种实施例中，在预轰击步之后还有预沉积步以对刻蚀顶部侧壁进行保护，因此，相对于第一种实施例，可以在一定程度上降低预轰击步的工艺气体压力，以避免高压带来的升压损耗和管线强度精度气密等问题。
表3本发明另一实施例的预轰击步工艺配方
在预轰击步之后，氧化硅硬掩模与硅之间的界面处已形成一层沉积保护膜。考虑到在预轰击步中的工艺气压的降低导致了保护膜的生成不足的问题，在预轰击步与主刻蚀步之间，增加了预沉积步，预沉积步的工艺配方参数如表4所示。
在预沉积步中，通入单一工艺气体C4F8，C4F8的工艺气压为30mTorr，上电极中心功率为1800W，上电极边缘功率为500W，下电极功率为0W，即源射频功率为1800W，偏置(Bias)射频功率为0W，即无轰击效应。并且，中心C4F8流量为300sccm，边缘C4F8流量为100sccm，工艺步长时间为10s，无循环。
通过预沉积步，在氩气轰击形成的保护膜的基础上再叠加一层预沉积形成的钝化膜，从而对顶部侧壁实施了双重保护，以在后续的主刻蚀步中，尤其是往复多次刻蚀之后，依旧保持对顶部侧壁的保护，从而可以形成更加规整的深硅刻蚀沟槽形貌，顶部咬边问题得到了极大的优化。
表4本发明另一实施例的预沉积步工艺配方
在预沉积步之后，氧化硅硬掩模与硅之间的界面处已形成双层保护膜。进而进行主刻蚀步，主刻蚀步的工艺配方参数如表5所示。
其中，在每个主刻蚀步循环中，先进行沉积步。
沉积步的工艺配方参数为，在工艺气压25mTorr下，中心通入200sccm流量的C4F8和边缘通入100sccm流量的C4F8，并且，上电极中心功率为1800W，上电极边缘功率为500W，下电极功率为0W，即源射频功率为1800W，偏置(Bias)射频功率为0W。由此，在沉积步中不发生轰击作用。沉积步的单步步长时间为1.5秒。
在每次主刻蚀步循环中的沉积步之后，进行刻蚀步。其中，刻蚀步依次包括物理轰击步和化学刻蚀步。
物理轰击步的工艺配方参数为，在工艺气压35mTorr下，中心通入300sccm流量的SF6和边缘通入100sccm流量的SF6，并且，上电极中心功率为2200W，上电极边缘功率为600W，下电极功率为30～50W，即源射频功率为2200W，偏置(Bias)射频功率为30～50W，其中下电极功率即偏置(Bias)射频功率由初次循环的30W据循环数由起始最小功率平均递增至终了最大功率，即由30W随循环数增加逐渐增大至50W。由此，在物理轰击步中发生轰击效应，从而可使刻蚀气体SF6先进行轰击后再进行化学刻蚀，相对于单一的化学刻蚀步，利于提高刻蚀气体SF6的刻蚀效率。物理轰击步的单步步长时间为0.7秒。
化学刻蚀步的工艺配方参数为，在工艺气压35mTorr下，中心通入300sccm流量的SF6和边缘通入100sccm流量的SF6，并且，上电极中心功率为2200W，上电极边缘功率为600W，下电极功率为0W，即源射频功率为2200W，偏置(Bias)射频功率为0W。由此，在化学刻蚀步中无轰击效应发生。化学刻蚀步的单步步长时间为2.2～2.7秒，并且，单步步长时间随着循环次数的增加而递增，即随着循环数的增加，化学刻蚀步的单步步长时间由2.2秒逐渐递增，直至最后一个循环时化学刻蚀步的单步步长时间为2.7秒。从而有效保证了后续循环中的刻蚀步的刻蚀效率。
在本实施例中，由于预沉积层和物理轰击步的存在，对主刻蚀工艺参数进行了调整，由于物理轰击步具有更高的刻蚀效率，相应的减少了主刻蚀步的工艺气压，同时，相对延长了每步的工艺时间。这是由于预轰击步生成的保护膜和预沉积步生成的钝化膜的双层保护下，硅片在主刻蚀步中可以接受更多的单步刻蚀量，从而在保证顶部形貌的前提下，极大地提高了刻蚀效率，缩减了刻蚀循环数。
表5本发明另一实施例的主刻蚀步工艺配方
示例二的刻蚀效果如图8所示。为进行比对对照，增加了目前工艺的效果图，其中，(a)为目前工艺(b)为本发明方案。目前工艺的方案为本实施例中的仅有主刻蚀步而没有预轰击步和预沉积步的结果。
从图中可直观地看到，与只有主刻蚀步相比，在主刻蚀步之前增加预轰击步和预沉积步，可以形成更加规整的深硅刻蚀沟槽形貌，顶部咬边问题得到了极大的优化。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种深硅刻蚀方法，包括：对涂有光刻胶的硅片实施主刻蚀步，在所述主刻蚀步中，交替进行多次沉积工艺与刻蚀工艺，以在所述硅片上形成深硅槽结构，其特征在于，
在所述主刻蚀步之前，还包括预轰击步，在所述预轰击步中，通入惰性气体，将所述惰性气体激发为等离子体，并通过所述等离子体轰击所述硅片，使所述光刻胶产生碎片并使所述碎片在所述硅片的氧化硅硬掩模与硅之间的界面处形成碳基反应沉积膜作为保护膜；
所述惰性气体仅由稀有气体构成。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述预轰击步与所述主刻蚀步之间，还包括：
预沉积步，在所述预沉积步中，通入钝化气体，以在所述硅片上形成钝化层。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预轰击步的工艺配方参数的取值范围为：
工艺时间为30～600秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为20～300W；工艺气压为5～100mTorr；所述稀有气体的气体流量为20～500sccm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预轰击步的工艺配方参数为：
工艺时间为60秒；源射频功率为2000W；偏置射频功率为150W；工艺气压为50mTorr；所述稀有气体的气体流量为200sccm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述保护膜还包含氮元素、氧元素中的至少一种。
6.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，
所述沉积工艺包括沉积步，所述刻蚀工艺包括物理轰击步和化学刻蚀步，其中，
所述沉积步的工艺配方参数的取值范围为：单步工艺时间为0 .5～5秒；
源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为0W；工艺气压为5～00mTorr；钝化气体的气体流量为20～500sccm；
所述物理轰击步的工艺配方参数的取值范围为：单步工艺时间为0 .3～5秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为20～100W；工艺气压为5～100mTorr；刻蚀气体的气体流量为20～500sccm；
所述化学刻蚀步的工艺配方参数的取值范围为：单步工艺时间为0 .5～10秒；源射频功率为500～3000W；偏置射频功率为0W；工艺气压为5～100mTorr；刻蚀气体的气体流量为20～500sccm。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述物理轰击步的单步偏置射频功率根据循环数由最小功率平均递增至最大功率；
所述化学刻蚀步的单步工艺时间根据循环数由最小单步工艺时间平均递增至最大单步工艺时间。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述预沉积步的工艺配方参数的取值范围为：工艺时间为2～20秒；源射频功率为500～3000W ；偏置射频功率为0W ；工艺气压为5～100mTorr；钝化气体的气体流量为20～500sccm。
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