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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于硅加工领域，具体涉及一种深硅孔结构博世刻蚀工艺加工方法。传统博世刻蚀工艺在深硅孔加工中存在侧壁扇贝褶皱严重、刻蚀深度受限等问题，无法满足高集成度芯片封装的要求。针对这些问题，本发明在传统博世刻蚀工艺基础上引入氧气，并调整SF6、C4F8流量、ICP功率、偏置电压、工艺气压及刻蚀和钝化时间的参数，成功解决了150μm以下深度槽型孔刻蚀的难题。通过这些改进，本发明显著减少了刻蚀过程中产生的侧壁扇贝褶皱，提升了硅孔的侧壁质量和垂直度，从而提高了硅通孔结构的电气性能和整体可靠性。该方法不仅适用于芯片三维封装，还可应用于微机电系统、微流控芯片等微纳器件的制造，有效提升了产品的加工深度和质量。

主权项：1.一种深硅孔结构博世刻蚀工艺加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将硅片进行表面进行预处理，去掉表面杂质，作为硅衬底；步骤二：在步骤一已处理的硅衬底表面，将光刻胶滴在硅片中心；步骤三：加速旋转托盘及步骤二所得硅衬底，直至达到需要的旋转速度；步骤四：在步骤三所得硅衬底达到所需的旋转速度后，以该速度继续旋转一段时间；步骤五：对步骤四所得硅衬底使用恒温仪器进行保温；步骤六：对步骤五所得硅衬底进行曝光；步骤七：对步骤六所得硅衬底使用步骤五中的恒温仪器进行保温；步骤八：对步骤七所得硅衬底进行显影；步骤九：对步骤八所得的硅衬底放入刻蚀机中，进行刻蚀前预处理；具体如下：提前向反应腔室通入SF6和O2，并开启ICP电源以生成等离子体，形成刻蚀气氛，共分为两个阶段：第一阶段为通入SF6和O2，二者流量分别为18-22SCCM和180-220SCCM，工艺气压为9-11Pa，ICP功率为800-1000W，该阶段共持续180-200s；第二阶段为通入SF6和O2，二者流量分别为90-110SCCM和18-22SCCM，工艺气压为9-11Pa，ICP功率为800-1000W，该阶段共持续100-120s；随后继续通入气体并施加偏置电压，使上述生成的等离子体垂直轰击硅衬底以去除衬底表面杂质，分为两个阶段：第一阶段为通入SF6和O2，二者流量分别为28-32SCCM和45-55SCCM，工艺气压为1.8-2.2Pa，ICP功率为800-1000W，偏置电压为25-35V，该阶段共持续10-13s；第二阶段为通入C4F8和O2，二者流量分别为90-110SCCM和9-11SCCM，工艺气压为1.5-1.8Pa，关闭ICP电源，撤销偏置电压，该阶段共持续1-1.5s；步骤十：对步骤九所得的硅衬底使用步骤九中刻蚀机进行改进的图形化反应离子刻蚀技术进行加工；所述的改进的图形化反应离子刻蚀技术分为两个刻蚀循环阶段；第一个刻蚀循环阶段分为六个阶段，第一阶段通入90-110SCCMC4F8并关闭SF6和O2气阀以使腔室内充满C4F8环境，使硅衬底钝化，该阶段内ICP功率为800-1000W，工艺气压为1.5-1.8Pa，共持续3.5-4s；第二阶段通入90-110SCCMSF6、90-110SCCMC4F8和9-11SCCMO2，使硅衬底在C4F8和O2钝化下进行首次刻蚀，该阶段内ICP功率为800-1000W，工艺气压为1.5-1.8Pa，该阶段持续0.8-1s；第三阶段通入90-110SCCMSF6和9-11SCCMO2并关闭C4F8气阀，该阶段内ICP功率为500-800W，工艺气压为1.8-2Pa，共持续0.5-0.8s；第四阶段通入90-110SCCMSF6和9-11SCCMO2同时施加45-55V偏置电压，进行细化刻蚀，该阶段内ICP功率为500-800W，工艺气压为1.8-2Pa，该阶段持续1-1.2s；第五阶段通入180-220SCCMSF6和9-11SCCMO2，再次升高设备功率至800-1000W，进行主要刻蚀阶段，该阶段内工艺气压为4-4.4Pa，持续时间随刻蚀循环进行由0.5-0.7s均匀延长至2.5-3s；第六阶段为通入180-220SCCMSF6、90-110SCCMC4F8和9-11SCCMO2，进行步骤重置准备工作，该阶段内ICP功率为800-1000W，工艺气压为1.5-1.8Pa，该阶段持续0.5-0.8s；该刻蚀循环阶段循环次数为80-100次；第二个刻蚀循环阶段分为六个阶段，第一阶段通入90-110SCCMC4F8并关闭SF6和O2气阀以使腔室内充满C4F8环境，使硅衬底钝化，该阶段内ICP功率为800-1000W，工艺气压为1.5-1.8Pa，共持续3.5-4s；第二阶段通入90-110SCCMSF6、90-110SCCMC4F8和9-11SCCMO2，使硅衬底在C4F8和O2钝化下进行首次刻蚀，该阶段内ICP功率为800-1000W，工艺气压为1.5-1.8Pa，该阶段持续0.8-1s；第三阶段通入90-110SCCMSF6和9-11SCCMO2并关闭C4F8气阀，该阶段内ICP功率为500-800W，工艺气压为1.8-2Pa，共持续0.5-0.8s；第四阶段通入90-110SCCMSF6和9-11SCCMO2同时施加45-55V偏置电压，进行细化刻蚀，该阶段内ICP功率为500-800W，工艺气压为1.8-2Pa，该阶段持续1-1.2s；第五阶段通入180-220SCCMSF6和9-11SCCMO2，再次升高设备功率至800-1000W，进行主要刻蚀阶段，该阶段内工艺气压为4-4.4Pa，持续时间随刻蚀循环进行由2.5-3s均匀延长至4.5-5s；第六阶段为通入180-220SCCMSF6、90-110SCCMC4F8和9-11SCCMO2，进行步骤重置准备工作，该阶段内ICP功率为800-1000W，工艺气压为1.5-1.8Pa，该阶段持续0.5-0.8s，该刻蚀循环阶段循环次数为150-180次。

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