硅深刻蝕技術中鈍化工藝的研究

摘 要：穿透硅通孔技術是實現3D集成封裝的關鍵技術之一，而交替復合深刻蝕技術是實現穿透硅通孔的重要方式。本文分別采用CF4、C4F8和O2研究交替復合深刻蝕中的鈍化工藝，用X射線能譜測試儀分析了不同氣體在硅表面產生的鈍化薄膜，為硅深刻蝕技術的實現奠定了基礎。

關鍵詞：穿透硅通孔（TSV）；交替復合深刻蝕；鈍化工藝

1 前言

目前，消費者對電子消費類產品的要求不斷提高，不僅要功能性多，存儲量大，同時強調外形小巧，為滿足這一要求，更多的生產廠家開始研究3D集成封裝技術。這種技術通過減薄的芯片，使之堆疊并互連起來，最終實現一種緊湊的層狀結構，大大減小了芯片的體積，并提高數據在芯片上各個功能區之間的傳輸速度。由于當前的引線鍵合技術受限于輸入/輸出端的數量和電學性能等因素，無法滿足技術進一步發展的需求，因此半導體制造業已經開始逐步轉向使用穿透硅通孔技術（throug silicon-via，TSV）實現多芯片的整合。

用于3D集成封裝技術的硅直通孔尺寸一般介于20-50μm之間，通孔深度介于80-170μm之間，先進的研究傾向于深寬比為50：1的5μm通孔。在這種應用中對刻蝕工藝的要求十分精確，在刻蝕的均勻性、分布控制等方面有嚴格要求。交替復合深刻蝕技術因其較高的刻蝕各項異性、深寬比、側壁陡直度等優勢廣泛應用于Si深刻蝕技術中。

2 交替復合深刻蝕技術

在對硅的刻蝕中常用SF6氣體作為等離子中的氟原子源，原子態的氟對硅可進行各向同性的刻蝕，因此要得到一定深寬比的硅通孔需要借助側壁鈍化的方法來實現。……