專利名稱：用以使穿過襯底的過孔側壁及其它深蝕刻特征部光滑的后蝕刻反應等離子體研磨的制作方法
技術領域：
本發(fā) 明的實施例涉及在蝕刻之后使蝕刻特征部的側壁光滑的方法。該光滑化可利用等離子體研磨技術在與執(zhí)行該特征部蝕刻相同的處理腔室內執(zhí)行。
背景技術：
此部分描述與所揭示的本發(fā)明實施例相關的背景主題。并無明示或暗示此部分所討論的背景技術在法律上構成現有技術的意思。深凹陷結構蝕刻是當前制造半導體及微結構器件所使用的主要技術之一，并且是許多微機電系統(tǒng)(MEMS)應用的促成技術。要讓這些新穎、復雜的器件能夠令人滿意地工作，對于蝕刻輪廓的嚴格控管是必要的。在許多情況中證實得到受控的側壁輪廓(其中錐度角范圍在約85°至約92°且具有光滑的側壁表面)是項艱巨的任務。側壁錐度角范圍在約85°至約90°的襯底穿孔(TSV)，在多種電子封裝應用中是特別有用的，其中所述襯底穿孔通常是硅穿孔。該TSV通常是以能夠實現器件間電氣連接的方式使得各種部件可彼此連接。側壁錐度角范圍在約85°至約92°的蝕刻硅溝槽在許多MEMS器件中是有用的，例如光開關、可變電容、加速計、以及回轉儀，以上是舉例而非限制。對于如下所述的深凹陷結構的等離子體蝕刻其中凹坑深度至少是10微米并且可深至約500微米，通常需要反應性化學蝕刻和物理蝕刻的組合，其通常運用離子轟擊。例如，物理蝕刻能夠實現為在蝕刻溝槽上形成垂直側壁所需的各向異性、指向性蝕刻。已有許多針對深蝕刻所提出的處理技術。一種用于形成具有近乎垂直側壁的溝槽的技術在該溝槽的開口區(qū)域內使用保護涂層。用來形成該涂層的材料可耐受蝕刻該溝槽所用的蝕刻劑。該涂層可無持續(xù)應用或僅在該溝槽形成處理的特定時間點應用。在一相關方法中，使硅襯底覆蓋有圖案化掩模，該圖案化掩模將硅襯底的選擇區(qū)暴露于等離子體蝕刻。 各向異性蝕刻系交替使用等離子體蝕刻和聚合物形成步驟來完成。在其它蝕刻方法中，在特征部的等離子體蝕刻期間以及在形成保護膜期間，使用同樣的氣體混合物以保護蝕刻表面。據說，在一方法中，藉由改變直流襯底偏壓，該處理在主要反應是襯底蝕刻的第一狀態(tài)及主要反應是在該襯底表面上沉積膜的第二狀態(tài)之間切換。在另一方法中，蝕刻及聚合步驟以交替、反復的方式執(zhí)行，直到蝕刻完成為止。可以根據需要減少聚合物沉積步驟期間所沉積的聚合物量。在另一方法中，交替使用反應性離子蝕刻及通過化學氣相沉積進行的鈍化層沉積來執(zhí)行半導體襯底中的溝槽蝕刻。該方法包含在蝕刻處理期間隨時間改變許多處理變量中的一個或多個。處理參數的改變通常示為周期性，而該周期性改變至少對應于正弦、方形、 或鋸齒波形其中之一。該方法不僅包含提供反應性蝕刻步驟接著沉積鈍化層以保護側壁表面的周期處理，并且也包含在各處理周期之間隨時間進行的改變，藉以避免在該蝕刻的溝槽側壁上顯著的表面粗糙度的形成。此種方法相當復雜，需要大量的處理控制設備以及對于該設備的程序化計算機控制。最近試圖在蝕刻特征部期間提供較光滑側壁的深特征部蝕刻處理的缺點之一在于計算機化控制，與必須執(zhí)行的設備功能相結合地，有降低該特征部的蝕刻速度的傾向。此夕卜，所使用的化學品復雜度增加，需要處理更多反應劑，其中許多化學品在儲存及處理上有難度。 而在另一方法中，蝕刻例如5微米或更深的深溝槽之類的深凹陷的特征部，在該深凹陷特征部的整個蝕刻期間無間斷地應用穩(wěn)定蝕刻劑核素。該穩(wěn)定蝕刻劑核素系同時應用在間歇地應用額外的、不同的蝕刻劑核素的蝕刻步驟期間，并應用在該深特征部蝕刻處理期間間歇地應用的聚合物沉積步驟。在另一側壁光滑化技術中，在硅襯底內蝕刻出深凹陷特征部之后應用側壁光滑化法。然而，這可能會造成表面孔隙，據稱這已在執(zhí)行該光滑化法后之的硅側壁表面觀察到。 在一些執(zhí)行該光滑化法之后存在的孔隙量可能造成問題的情況中，有人已嘗試氧化該硅表面，然后暴露在氟化氫浸浴或蒸氣態(tài)氟化氫中以除去該氧化物。取決于所制造的組件，存在該組件的暴露部件無法承受氟化氫暴露的狀況。對于需要特別光滑側壁的深特征部(例如，深度大于200微米)，仍持續(xù)需要改善的蝕刻方法。


申請人:提供

，使得參照以上提供的具體說明、并參照對示例實施例的詳細說明，使獲得本發(fā)明的實力實施例的方式清楚，并能夠得到理解。應了解僅提供理解本發(fā)明示例實施例所需程度的附圖，并且某些公知處理和設備并未在此示出，以避免混淆本文主題的發(fā)明本質。圖1是可從應用材料公司取得的那種DPS II TSV感應耦合等離子體蝕刻腔室100 的示意性表示圖。這種等離子體蝕刻腔室在帶來本發(fā)明的實驗期間使用。圖2A示出了蝕刻硅過孔202的比較顯微照相圖200，其展現了在深蝕刻處理的周期步驟中產生的典型側壁粗糙度。凹坑204在該過孔側壁內的深度(dn)約是0.7微米 (700nm)。圖2B示出了接著過孔蝕刻處理進行了過孔表面的反應等離子體研磨后的蝕刻硅過孔212的顯微照相圖210。利用本發(fā)明的反應等離子體研磨使該側壁粗糙度變光滑。在該反應等離子體研磨(光滑化)處理之后的凹坑214深度(dn)約是0. 33微米(330nm)。圖2C示出在接著過孔蝕刻處理進行過孔表面的反應等離子體研磨后的蝕刻硅過孔222的顯微照相圖220。已利用本發(fā)明的反應等離子體研磨使該側壁粗糙度變光滑。在該反應等離子體研磨處理之后的凹坑224深度(dn)太小而無法以微米測量(小于lOnm)。圖3A-3C示出了可在反應等離子體研磨(光滑化)處理期間藉由改變處理參數實現的蝕刻通入硅的過孔的輪廓的改變。第3A示出了在改變過孔輪廓的反應等離子體研磨后的蝕刻硅過孔302的顯微照相圖300。原始的蝕刻過孔輪廓呈現為出如圖2A所示的那種平直側壁。隨后的反應等離子體研磨改變了該過孔輪廓而呈現為錐狀側壁。
圖3B示出了蝕刻硅過孔312的顯微照相圖310，其示出本發(fā)明的另一實施例。原始的蝕刻過孔輪廓呈現為如圖2A所示的平直側壁。隨后的反應等離子體研磨并未改變過孔的平直側壁。圖3C示出了蝕刻硅過孔322的顯微照相圖320，其示出本發(fā)明的另一實施例。原始的蝕刻過孔輪廓呈現為如圖2A所示的平直側壁。隨后的反應等離子體研磨將該過孔輪廓改變?yōu)槌尸F為凹角(re-entrant)(負)輪廓。圖4A和4B示出了在蝕刻硅過孔的側壁表面上的影響，其中并未在該過孔側壁的反應等離子體研磨之前除去未剝離的圖案化光阻層及來自過孔蝕刻處理的聚合物殘留物。圖4A示出了蝕刻硅過孔402的顯微照相圖400，其中該蝕刻過孔402的上部 404(其在未剝離的圖案化光掩模(未示出)附近)呈現出較高的孔隙率，而該蝕刻過孔402 的底部406呈現出較少但潛在顯著的孔隙。圖4B示出了蝕刻硅過孔412的顯微照相圖410，其中該蝕刻過孔412的上部 414(在未剝離的圖案化光掩模(未示出)附近)呈現出脊狀的較高孔隙率，而該蝕刻過孔 412的底部416顯示出稍微少一點，但潛在顯著的孔隙。圖5A和5B示出了對蝕刻通過硅的過孔504的延伸上緣503的去除，所述延伸上緣503形成在過孔的等離子體蝕刻期間所使用的圖案化光阻掩模下方。圖5A示出了去除前的延伸上緣503。在反應等離子體研磨處理之前有利地執(zhí)行對上緣503的去除，以使過孔504的內表面505光滑。圖5B示出了在去除該延伸上緣以及在該過孔504的內表面507的反應等離子體研磨光滑化兩者處理之后，不具有延伸上緣的情況，并且示出了過孔504的內表面507的形狀。
具體實施例方式作為詳細說明的開端，應注意到如在本說明書及所附權利要求中所使用的，單數型態(tài)“一”及“該”包含復數個所指對象，除非上下文另行清楚指定。在此使用“約”這樣的字眼時，意欲表示所提出的標示值的精度在士 10%之內。I.實現本發(fā)明的示例設備在此所述的等離子體研磨處理的多種示例實施例在可從加 州圣塔克拉拉的應用材料公司取得的DPS II TSV處理腔室中執(zhí)行。該DPS II TSV處理腔室可用來作為也可從應用材料公司取得的整合處理系統(tǒng)的一部分，其中在不同處理腔室的組合(其構成一整合處理系統(tǒng))之間的傳輸讓各種處理程序可以執(zhí)行且不會使襯底暴露在周遭環(huán)境中。一種有益的整合處理系統(tǒng)Centura 主機系統(tǒng)，也可從應用材料公司取得。圖1示出了該DPS II TSV處理設備100的正視示意圖。該DPS II TSV處理設備 100是全自動半導體蝕刻處理腔室，其通常做為可容納多種襯底尺寸的多腔室、模塊化系統(tǒng) (未示出)的一部分。在對本文的揭示提供支持的實驗中所使用的處理設備包含DPS II TSV上處理腔室115，其擁有被設計為容納直徑大至12英寸(300毫米)的襯底的處理空間 110。該DPS II TSV處理設備100被配置為安裝在標準CENTURA 主機(未示出)上。 該處理設備100包含等離子體源102及匹配網絡101，它們與存在于外罩111內的功率產生設備連通。RF感應耦合的等離子體源102及匹配網絡101通常以處于約12MHz至約13. 5MHz 內的頻率范圍內的頻率(當此特定處理設備以此頻率進行工作時，其它可以使用的處理設備可在范圍高至60MHz的源功率頻率進行工作)并以在從0. IkW至約5kW范圍內的功率進行工作。該上處理腔室115使用RF感應耦合等離子體(未示出)，該等離子體利用位于外罩113內的感應線圈104和106產生，該外罩113坐落于上處理腔室115正上方。上處理腔室115包含尺寸如上所述的處理腔室空間110，以及靜電夾盤(ESC)陰極107。等離子體源氣體透過快速氣體交換噴嘴114被引導至該上處理腔室115內，以提供均勻控制的氣流分布。腔室壓力利用電容壓力計控制系統(tǒng)(未示出)來控制。存在于上處理腔室115內的處理腔室空間110與下處理腔室117連通，下處理腔室117與設置在渦輪泵116上方且與渦輪泵116連通的節(jié)流閥119連通，該渦輪泵116位于在初步泵126上方并與初步泵126連通。當該處理設備100正在運作時，新的等離子體源氣體被持續(xù)填充至處理腔室空間110， 并且處理副產物并持續(xù)透過該節(jié)流閥119、渦輪泵116及初步泵126離開。在處理期間，襯底(未示出)透過入口 112被引入該處理腔室空間110。該處理腔室空間110包含靜電夾盤(ESC)陰極107及出自快速氣體交換噴嘴114的入口。在具體處理期間，襯底被放置在該陰極107上。腔室壓力利用壓力控制系統(tǒng)(未示出)控制，壓力控制系統(tǒng)激活多種裝置，通常包含該快速氣體交換噴嘴114、節(jié)流閥119、渦輪泵116及初步泵 126。該襯底系利用如下所述的機制被保持在適當位置上，所述機制運用藉由施加直流電壓 (未示出)至位于夾盤表面120上的介電膜下方的導電層而在靜電夾盤(ESC)陰極107表面上產生靜電。通常利用熱傳導裝置(未示出)來冷卻靜電夾盤/陰極107，該熱傳導裝置利用從入口 124供應流體(該流體接著從出口 125離開)的壓縮冷卻機(未示出)來冷卻。該靜電夾盤/陰極107及襯底(未示出)借助于晶片升降部123升降以進行處理。蝕刻氣體透過快速氣體交換歧管(未示出)通入上處理腔室110。

可提供控制器(未示出)來控制該處理設備100的操作，以執(zhí)行本發(fā)明的實施例。 該襯底(未示出)利用在IOOkHz至13. 56MHz范圍內(更常見在IOOkHz至2MHz范圍內) 運作的RF功率122以及匹配網絡121而被偏壓。等離子體源102和襯底偏壓功率122利用設置在控制器中的應用材料公司系統(tǒng)軟件(未示出)而被獨立地控制。具體而言，該RF 偏壓功率122利用由系統(tǒng)控制(未示出)設定的發(fā)電機脈沖能力而被偏壓，以提供該功率開啟的時間百分比(其被稱為“占空比”)。通常脈沖偏壓功率的開啟時間和關閉時間在整個襯底處理期間是均勻的。在此情況中，例如，若該功率開啟3毫秒且關閉15毫秒，該“占空比”會是16. 67%。每秒鐘的脈沖頻率循環(huán)(Hz)等于1. 0除以秒計的開啟及關閉時段總和。例如，當該功率開啟3毫秒且關閉15毫秒時，就總共18毫秒而言，每秒鐘的脈沖頻率循環(huán)是55. 55Hz。也可能使用特定化的脈沖剖面，其中開啟/關閉時點在襯底處理期間為特定需求而改變。該蝕刻腔室壁表面的溫度利用含液體的管道(未示出)控制，所述管道設置在該上蝕刻腔室的壁內。該半導體襯底的溫度利用靜電夾盤陰極107的其上擱置該襯底(未示出)的表面120的溫度來控制。通常，使用氦氣流來促進該襯底(未示出)和該陰極107的表面120之間的熱傳導。在靜電夾盤陰極表面處使用的熱傳導流體透過流體管道系統(tǒng)(未示出)提供。如前所述，雖然用來處理在此提出的示例中所述的襯底的蝕刻處理設備100是如圖1的示意圖中所示的那種感應耦合蝕刻腔室，但任何業(yè)界可取得的蝕刻處理器基本上均可復制此文所述的處理并理應能夠利用在此所述的教導，連同對于處理設備參數的某些調整。也預期到可使用業(yè)界已知的其它等離子體蝕刻處理設備來執(zhí)行本發(fā)明之多個實施例。 II.概述在一些例子中，特征部被蝕刻到的深度在200微米至500微米范圍內，或甚至更深。一示例是用于電子封裝類的通過襯底的過孔(TSV)。此種襯底常是含硅襯底，并且可稱為通過硅的過孔，也即TSV。因為所要求的蝕刻深度，需要特別快速的蝕刻。可能的蝕刻速率受限于蝕刻處理期間發(fā)生的過孔側壁凹坑?？扇萑痰陌伎由疃热Q于特定應用。例如， 在該特征部是欲以銅填充的過孔的半導體組件或封裝應用中，常常需要取決于襯底，需要在將銅填料沉積至該過孔內之前先在該蝕刻過孔表面上沉積阻擋層。通常該阻擋層系利用物理沉積濺射技術來沉積。因為濺射是“瞄準線(line of sight) ”處理，所以過孔側壁上凹坑的存在會妨礙在該過孔的蝕刻表面上形成連續(xù)阻擋層。為了避免這個問題，例如，硅襯底的蝕刻速度必須降至低于技術允許的上限，以減少在該側壁上產生的凹坑?？焖偬卣鞑课g刻速率可與本發(fā)明實施例結合，其允許在該蝕刻處理后使蝕刻產生的表面粗糙度光滑化。該光滑化通過側壁表面的反應等離子體研磨來降低特征部結構側壁表面上的凹坑深度。反應等離子體研磨處理用來讓該具有凹坑的特征部表面經歷通常由等離子體源氣體產生的反應等離子體，等離子體源氣體包含會與該蝕刻特征部表面處的材料反應的反應劑。通常該等離子體源氣體包含不會與該特征部表面反應的惰性氣體，但實際上反之發(fā)揮可沖擊該特征部表面的沖擊力的作用，從該等凹坑頂端破壞并除去材料。利用本發(fā)明的實施例，通?？晒饣哂屑s500nm或更淺的初始凹坑深度的側壁，使之展現出約IOnm或更淺的凹坑深度。在一示例實施例中，對含硅特征部的內表面進行反應等離子體研磨以產生光滑表面的方法包括以下步驟從含硅特征部的內表面及外表面去除殘留的聚合材料，然后在以脈沖RF功率使該含硅特征部偏壓的同時，利用由源氣體產生的反應等離子體來處理含硅特征部的內表面。該反應源氣體包含與硅反應的反應劑，及惰性氣體。執(zhí)行該方法之后留在側壁特征部上的凹坑深度取決于在該反應等離子體研磨之前該側壁內的初始凹坑深度。 在一實施例中，基于快速蝕刻到硅襯底內達200微米深所產生的典型凹坑深度，使用本方法例如可將該側壁光滑化至凹坑深度小于500nm，一般會小于300nm。如前所述，在初始側壁凹坑深度是500nm或更淺的例子中，光滑化后的凹坑深度可低于lOnm。為了得到更有效率的反應等離子體研磨，該蝕刻劑等離子體源利用通常在從約 IOkHz至約60MHz范圍內的頻率下運作的RF功率產生。所施加的等離子體源功率的量經設計以提供可與反應等離子體研磨的材料良好配合的等離子體密度。在被設計為處理300毫米襯底的應用材料公司的DPS II TSV等離子體蝕刻腔室中，取得預期等離子體密度所施加的RF功率的量通常在從約500瓦至約5，OOO瓦的范圍內。該等離子體源氣體的反應成分被設計為與該蝕刻特征部的表面上的材料反應而提供氣態(tài)副產物。當此材料是含硅材料(例如硅、硅氮化物或硅氮氧化物)時，舉例來說而非限制性，該等離子體源氣體的反應成分常選自六氟化硫、三氟化氮、四氟甲烷、三氟化氯、 三氟化溴、三氟化碘、及其組合物所組成的族群。關于硅，六氟化硫及四氟甲烷產生絕佳效果。該等離子體源氣體的反應成分與該等離子體源氣體的惰性成分的體積比范圍通常是從約1 O至約1 1，并且范圍通常是從約1 0.3至約1 1。為將等離子體 向下導引至正被等離子體研磨的特征部的深處，施加一偏壓至該襯底(特征部被等離子體研磨)。該偏壓功率是RF功率，其通常以在從約IOkHz至約13. 56MHz 范圍內的頻率施加。更典型地，該RF功率頻率的范圍在從約IOOkHz至約4MHz ；并且，通常該RF功率頻率的范圍在從約IOOkHz至約400kHz。本領域的技術人員可鑒于被反應等離子體研磨的襯底的成分來調整此功率頻率。當所施加的偏壓功率是脈沖方式時，該襯底偏壓功率提供改善的等離子體研磨。 為使得該偏壓功率成為脈沖方式，在該等離子體研磨期間開啟及關閉該RF功率。該偏壓功率的脈沖頻率的范圍通常為從約IOHz至約1000Hz，而典型范圍從約50Hz至約180Hz。通常，但非必要的，在整個等離子體研磨期間該功率的開啟及關閉是時間均勻地分布的。但是，該脈沖的時點分布(timing profile)可取決于反應等離子體研磨的材料的成分而改變。該等離子體偏壓RF功率開啟的時間百分比(其被稱為“占空時間％ ”或“占空比％ ”， 與該脈沖頻率直接相關。通常，當該脈沖頻率的范圍是從約IOHz至約1000Hz時，對應的占空時間％的范圍是從約2%至約40%。當該脈沖頻率范圍從約50Hz至約180Hz時，對應的占空時間％通常在從約5%至約30%的范圍內。本領域的技術人員可調整該RF功率和該脈沖頻率以與反應等離子體研磨的特定材料相適地運作。在對硅進行反應等離子體研磨時，用來使該襯底偏壓的RF功率的頻率范圍通常是在約IOOkHz和約13. 56MHz之間，并且范圍時常在約200kHz和約2MHz之間。能夠處理 300毫米襯底的應用材料公司的DPS II等離子體蝕刻腔室內的襯底偏壓功率范圍為從約0 瓦至約300瓦，而施加的功率量的范圍常是從約55瓦至約75瓦。該偏壓功率占空時間％ /脈沖頻率范圍可從約-100% /ΙΟΗζ-ΙΟΟΟΗζ，并且通常該偏壓功率占空時間/施加的脈沖頻率范圍系從約5% -30% /50Hz-180Hz?？捎迷摰入x子體研磨方法來研磨其它蝕刻特征部內部，例如含碳介電材料，其中因為使用含硅硬掩模來蝕刻該特征部，導致在該蝕刻特征部表面上存在含硅材料。例如，與使硅襯底表面光滑的用量相比，可調整該等離子體源氣體的成分以擁有較低的鹵素含量。 但是，本領域的技術人員可鑒于在此提出的揭示以最少的實驗判定出應該做出的調整。此外，也可調整占空時間％和偏壓功率脈沖頻率。上述偏壓功率應用的脈沖藉由提高對存在于特征部的側壁上的凹坑的突伸區(qū)域的選擇性來促進該反應等離子體研磨的效率。該脈沖避免特征部的表面(例如過孔表面) 累積可造成離子偏轉的電荷。雖然該脈沖的時點分布可以取決于反應等離子體研磨的材料種類而改變，但是我們發(fā)現，例如平均分布在該反應等離子體研磨期間的簡單重復脈沖與含硅材料的反應等離子體研磨配合得很好。反應等離子體研磨的表面的溫度也是重要的，因為這會影響蝕刻速度及對蝕刻均勻度的控制。該襯底表面通常維持在約_5°C和約80°C之間的溫度。該處理腔室壁的溫度通常維持在約60°C和約80°C之間。在典型實施例中，控制該處理腔室內的壓力是很重要的，以確保該反應副產物在該壓力下會是氣態(tài)，并可從該處理腔室輕易且相當快速地移除。此外，該處理腔室壓力影響所得到的研磨表面的光滑度及在該表面光滑化之后呈現出的特征部輪廓這兩者。通常，該反應等離子體研磨期間處理腔室的壓力被控制在約10毫托(mTorr)至約350毫托的范圍內的壓力。 先前文獻教導過在執(zhí)行使蝕刻特征部的粗糙表面?zhèn)缺诠饣奶幚砑夹g之前先去除殘留在該蝕刻特征部表面上的光阻劑掩?；虮Ｗo聚合物膜是可選性的。此教示是不正確且誤導的。我們憑經驗發(fā)現在大部分實施例中，去除蝕刻特征部的上表面處的光阻劑掩模并從蝕刻特征部的側壁去除聚合物膜殘留物并非可選性的，而是必要的。這些聚合材料會在受研磨的表面處起反應并產生孔隙。在某些情況中，孔隙量可能是可容忍的，但在大部分情況中它是有害的。在一實施例中，例如該襯底是硅時，在開始特征部表面的反應等離子體研磨之前利用含氧等離子體來完成對這些聚合材料的去除。在許多實施例中，此聚合物去除可在與執(zhí)行反應等離子體蝕刻相同的處理腔室內執(zhí)行。在去除等聚合材料之后，常會在蝕刻特征部的上表面處殘留限制結構。此限制結構是蝕刻特征部側壁的延伸，該延伸位于用來圖案化蝕刻該特征部的圖案化光阻劑的正下方。當該凹陷的特征部是例如過孔時(該過孔之后將被填充以導電材料)，例如，“修剪” 存在于該凹陷特征部的入口處的該側壁延伸是有益的。在許多實施例中，此修剪是在無襯底偏壓的情況下利用等離子體蝕刻來執(zhí)行的，因此該等離子體蝕刻會發(fā)生在該襯底上表面處。在去除光掩模層之后并且在反應等離子體研磨之前，有利地執(zhí)行該修剪。在其它有用實施例中，該蝕刻特征部的輪廓可在該蝕刻特征部表面的反應等離子體研磨期間同時改變。這是藉由調整例如該等離子體源氣體的成分、襯底的溫度、該處理腔室內的壓力、以及針對等離子體源氣體或襯底偏壓進行的RF功率變化等處理變量來完成的。但是，改變這些變量之一以影響蝕刻特征部的輪廓也會影響反應等離子體研磨和研磨表面粗糙度。鑒于在此提供的教導，本領域的技術人員可以利用最少量的實驗來判定何種變量組合可提供針對特定應用的最佳結果。側壁光滑化的方法在蝕刻特征部的深度為約2微米或更深時是特別有用的。蝕刻穿過厚度為一米或更厚的襯底的開口并使該開口的側壁光滑是可能的，例如，使用在此所述方法。根據就時間及/或設備成本的觀點而言在經濟上有利的情況，該側壁光滑化可在與用來蝕刻該特征部相同的處理腔室內執(zhí)行，或者可在不同的處理腔室內執(zhí)行。在具備機器人傳輸能力的多腔室系統(tǒng)中，使用不同腔室且不破壞真空(將蝕刻襯底暴露在可能有害的環(huán)境中)是可行的。III.使含硅特征部的表面光滑的反應等離子體研磨的示例方法示例一如先前所討論的，在使特征部的內表面光滑的反應等離子體研磨之前，從蝕刻特征部的上表面去除圖案化光阻層，并且從蝕刻特征部的內部去除聚合材料殘留物是重要的。我們已經研發(fā)出去除上述聚合材料的方法。如下提供用來將聚合材料剝離的處理條件。表 1
用于光阻劑剝離和聚合物去除的處理條件
權利要求
1.一種對含硅特征部的內表面進行反應等離子體研磨以產生光滑表面的方法，其包括以下步驟從所述硅特征部的內表面和外表面去除殘留的聚合材料；以及在以脈沖RF功率使所述含硅特征部偏壓的同時，利用從含有惰性氣體以及會與硅發(fā)生反應的反應劑的源氣體所產生的反應等離子體對所述含硅特征部的內表面進行處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述反應等離子體是利用IOOkHz至約13.56MHz 的RF功率產生的，并且所述偏壓是利用200kHz至約400kHz的RF功率進行的。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，利用所述脈沖RF功率使包括所述特征部的所述襯底偏壓，其中，脈沖頻率在從約IOHz至約1000Hz的范圍內，并且占空比％在從2%至 40%的范圍內。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，利用脈沖RF功率使所述特征部偏壓，其中脈沖頻率在從約50Hz至約180Hz的范圍內，并且占空比％在從5%至50%的范圍內。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，執(zhí)行對所述特征部的所述內表面的所述處理的步驟達一段時間，所述一段時間足以使所述含硅特征部的所述內表面上的凹坑深度減小為 300nm或更小的深度。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，處理后的所述凹坑深度在從5nm至約IOOnm的范圍內。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述特征部是過孔，并且其中，在使所述過孔的所述內表面光滑的同時，改變所述過孔的輪廓。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，藉由選擇在對所述內表面進行所述處理期間用于轟擊所述內表面的惰性氣體的成分來改變所述輪廓。
9.根據權利要求6或7所述的方法，其中，藉由選擇在其內部執(zhí)行對所述內表面的所述處理的處理腔室內的壓力來改變所述輪廓。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，在去除所述殘留的聚合材料之后，并且在利用所述反應等離子體對所述含硅特征部的所述內表面進行處理之前，去除圍繞所述含硅特征部的開口的材料。
11.一種使蝕刻特征部的內側壁表面光滑的方法，其中含硅材料存在于所述側壁表面上，所述方法包括以下步驟從所述特征部被蝕刻經過的襯底表面去除任何殘留光阻劑；去除在蝕刻所述特征部期間沉積在所述特征部的內側壁表面上的殘留保護聚合材料;以及在以脈沖RF功率使所述含硅特征部偏壓的同時，利用從含有惰性氣體以及會與硅發(fā)生反應的反應劑的源氣體所產生的反應等離子體對所述蝕刻特征部的內表面進行處理。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，利用脈沖RF功率使包括所述蝕刻特征部的所述襯底偏壓，其中，脈沖頻率在從約IOHz至約1000Hz的范圍內，并且占空比％在從2%至 40%的范圍內。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，利用脈沖RF功率使所述特征部偏壓，其中脈沖頻率在從約50Hz至約180Hz的范圍內，并且占空比％在從5%至50%的范圍內。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，用來使所述襯底偏壓的RF功率頻率在從約200kHz至約400kHz的范圍內。
15.根據權利要求13項所述的方法，其中，其中，執(zhí)行對所述特征部的所述內表面的所述處理的步驟達一段時間，所述一段時間足以使所述側壁表面上的凹坑深度減小為300nm 或更小的深度。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，處理后的凹坑深度在從5nm至約IOOnm的范圍內。
17.根據權利要求11所述的方法，其中，在去除任何殘留光阻劑及任何殘留保護聚合材料之后，并且在利用所述反應等離子體對所述含硅特征部的所述內表面進行處理之前， 去除圍繞所述含硅特征部的開口的材料。
18.一種被蝕刻到襯底內或穿過襯底的特征部，其中，所述特征部在所述襯底內或穿過所述襯底的蝕刻深度在約700微米和約1 X IO6微米之間，并且其中，所述蝕刻特征部的側壁的凹坑深度小于約700納米。
19.一種被蝕刻到襯底內或穿過襯底的特征部，其中，所述特征部在所述襯底內或穿過所述襯底的蝕刻深度在約500微米和約700微米之間，并且其中，所述蝕刻特征部的側壁的凹坑深度小于約500納米。
20.一種被蝕刻到襯底內或穿過襯底的特征部，其中，所述特征部在所述襯底內或穿過所述襯底的蝕刻深度在約2微米和約500微米之間，并且其中，所述蝕刻特征部的側壁的凹坑深度在小于10納米和約500納米之間。
全文摘要
一種利用反應等離子體研磨使蝕刻特征部的側壁光滑化的方法。該光滑化方法降低側壁凹坑的深度，而側壁凹坑是造成特征部壁表面上的粗糙度的原因。該方法包括以下步驟從含硅特征部的內表面及外表面去除殘留的聚合材料，并且在以脈沖RF功率使含硅特征部偏壓的同時，利用從源氣體產生的反應等離子體對含硅特征部的內表面進行處理。該源氣體包含惰性氣體以及會與硅發(fā)生反應的反應劑。該方法提供了內表面上約500納米或更小的凹坑深度。
文檔編號H01L21/3065GK102165565SQ200980133906
公開日2011年8月24日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權日2008年8月27日
發(fā)明者喬恩·法爾, 夏爾馬·帕馬斯, 科哈利德·西拉朱迪茵 申請人:應用材料公司