等离子体处理方法
【技术领域】
[0001 ]本发明总体涉及等离子体处理方法。
【背景技术】
[0002]制造半导体装置时，在半导体结构的某些区域中形成凹槽是必要的。包含干法蚀刻技术例如等离子体蚀刻的方法通常用于形成凹槽，其可例如提供其中可形成接触件的接触件开口。或者，凹槽可形成通孔开口，其可在层状半导体结构的导电层之间提供互连的路径。
[0003]为此，最近几年在例如形成透过基材通孔(TSV)时，等离子体蚀刻方法例如反应性离子蚀刻、RIE，或深度RIE已引起了极大的兴趣。结果，可制造高密度的集成电路，其提供封装中的3D系统(3D_SiP)应用。在这种应用中，通孔可例如提供堆叠的相同或不同类型的管芯(die)之间的互连。
[0004]等离子体蚀刻方法还可用来选择性地除去半导体层和/或介电层或这些层的一些部分。这样的原因是等离子体蚀刻提供较高的蚀刻速率和良好的蚀刻深度均匀性。待蚀刻的半导体层和/或介电层可例如设置在于半导体结构中形成的凹槽之内。当待蚀刻的层设置在凹槽之内时，位于更靠近凹槽的顶部的层的部分蚀刻得比位于更靠近凹槽的底部的层的部分更快。这是因为等离子体蚀刻的性质而导致出现的，并导致不均匀的蚀刻，这进而降低等离子体蚀刻的选择性。因此，本领域需要改善的等离子体处理方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是改善上述技术和现有技术。
[0006]—个具体目的是提供等离子体处理方法，所述方法使得在单一等离子体处理步骤中选择性蚀刻存在于半导体结构的开口中的层。
[0007]通过根据独立权利要求的等离子体处理方法来获得通过下述本发明的说明书显而易见的这些目标以及优势和其它目标以及优势。优选的实施方式在所附权利要求书中定义。
[0008]因此，提供一种用于蚀刻存在于半导体结构中开口的表面上的隔离层的部分的等离子体处理方法，所述方法包括:提供在外部表面中包含开口的半导体结构，其中限定开口的表面和半导体结构的外部表面至少部分地被隔离层覆盖，将处理气体引至半导体结构和隔离层，该处理气体包含在等离子体处理过程中形成保护性聚合物的第一组分以及在等离子体处理过程中蚀刻隔离层的第二组分，以及通过在处理气体中诱导等离子体来处理半导体结构和隔离层，从而在至少位于半导体结构的外部表面上的隔离层部分上形成保护性聚合物层以及在至少位于开口的侧壁的上部部分上的隔离层的部分上形成保护性聚合物层，由此保护形成保护性聚合物层之处的隔离层的部分免受等离子体影响，其中对暴露于等离子体的隔离层的部分进行蚀刻。
[0009]通过本发明，能使用等离子体处理来选择性地蚀刻存在于半导体结构的开口的表面上的隔离层，从而在等离子体处理过程中除去或至少部分地除去层的所期望的部分，同时层的其它部分保持不受或基本上不受等离子体处理影响。这可通过在包含第一组分和第二组分的处理气体中诱导等离子体来实现，其中第一组分在等离子体处理过程中形成保护性聚合物，第二组分在等离子体处理过程中蚀刻层。具体来说，当诱导等离子体时，在至少存在于半导体结构的外部表面上的隔离层的部分上和在至少存在于开口的侧壁的上部部分上的隔离层的部分上，开始形成一层保护性聚合物或保护性聚合物层。因此，因处理气体的第一组分而形成的该保护性聚合物导致其上形成聚合物的隔离层的表面或表面的部分受到保护或与等离子体隔离，在这个意义上来说，等离子体不能到达形成保护性聚合物层之处的隔离层的表面或表面的部分。然而，不具有保护性聚合物(层)的半导体结构的开口中的隔离层的表面的其它部分或表面仍然暴露于等离子体。这意味着当在处理气体中诱导等离子体时，没有提供保护性聚合物的隔离层的表面的部分或表面一定程度被处理气体的第二组分蚀刻。隔离层的厚度可被完全地蚀刻，从而除去隔离层的全部厚度，或厚度可被部分地蚀刻，从而在等离子体处理之后，更薄的层得以保留。换句话说，在等离子体处理过程中可完全地或部分地除去暴露于等离子体的隔离层的一个或多个部分。此外，可除去存在于开口的表面上的隔离层的一个或多个部分，而隔离层的另外一个或多个部分尽管暴露于等离子体却可以只稍微受到等离子体影响。此外，存在于另一表面例如半导体结构的表面上的隔离层的一个或多个部分尽管暴露于等离子体却可以只稍微受到等离子体影响。
[0010]对没有提供保护性聚合物的隔离层的部分进行的蚀刻水平取决于各种参数，例如隔离层的表面的取向。这将在【具体实施方式】部分更加详细描述。因此，当诱导等离子体时，保护性聚合物的形成和隔离层的蚀刻同时进行，因为第一组分和第二组分同时存在于处理气体中。
[0011]应指出，在本发明的语境中，术语“保护性聚合物”可为在等离子体处理过程中形成的任意聚合物，该聚合物保护在其上面形成或提供有所述聚合物的表面或表面的部分免受等离子体处理的等离子体作用，这意指考虑中的表面的部分或表面基本上不被等离子体蚀刻。
[0012]应指出，在本发明的语境中，术语“保护性聚合物层”可为由该保护性聚合物形成的任意层。
[0013]应指出，在本发明的语境中，术语“蚀刻”可指在等离子体处理过程中出现的任意机理，其中暴露于等离子体的材料受到蚀刻，就这个意义上来说，从受到蚀刻的材料除去材料。
[0014]应指出，在本发明的语境中，术语“处理气体”可为其中可诱导等离子体来用于处理层、结构等的任意气体，在这个意义上，在处理过程中等离子体影响层或结构自身或存在于层或结构之上或附近的材料。
[0015]处理气体可包含C4F6，CH4，C2H4和/SCH3F，其在等离子体处理过程中形成保护性聚合物。通过在处理气体中引入C4F6，CH4，C2H4和/或CH3F，可在等离子体处理过程中以受控的方式形成所需的保护性聚合物。在等离子体处理过程中，用于提供保护性聚合物的气体可单独地或组合地使用。因此，气体C4F6，CH4，C2H4和/或CH3F可用来以受控的方式形成保护性聚合物层，这导致在等离子体处理过程中提供有保护聚合物层的隔离层的部分被保护免受等离子体影响。
[0016]处理气体可包含CF4，C4F8，CHF3和/^SF6，其在等离子体处理过程中蚀刻隔离层。通过在处理气体中引入CF4，C4F8，CHF3和/^SF6，可在等离子体处理过程中以受控的方式实现所需的隔离层的蚀刻。在等离子体处理过程中，用于蚀刻的气体可单独地或组合地使用。因此，暴露于等离子体的隔离层的部分，即没有被保护性聚合物覆盖的隔离层的部分在等离子体处理过程中被蚀刻，这导致除去隔离层的材料。
[0017]在等离子体处理过程中，可改变处理气体的第一组分和第二组分的比例。通过在等离子体处理过程中改变处理气体的第一组分和第二组分的比例，可控制涉及蚀刻的进行的保护性聚合物的量。换句话说，因此能增加或降低形成的保护性聚合物的量或能增加或减少在等离子体处理过程中的蚀刻速度。例如，在等离子体处理过程中，在初始的时间段内可优选地增加形成的保护性聚合物的量。通过增加在初始的时间段内形成的聚合物的量，不期望进行蚀刻的隔离层的部分或表面可受到保护免受等离子体影响，并仍然只呈现很少的蚀刻或没有呈现蚀刻。相反，在等离子体处理过程中，当已形成保护性聚合物层时，可随后优选地增加蚀刻速度。此外，在等离子体处理过程中，可优选地以循环的方式改变处理气体的第一组分和第二组分的比例，从而在第一时间段中形成更多的保护性聚合物，然后在第二时间段中呈现更高的蚀刻速度，在所述第二时间段中形成更少的保护性聚合物，等等。本领域普通技术人员将理解适用于等离子体处理过程中的实际一个或多个比例将根据在等离子体处理过程中使用的气体和等离子体处理工具而变化。当处理具有拥有较高深度_宽度长径比的开口的半导体结构时，可优选地如上所述以循环的方式进行等离子体处理。
[0018]隔离层可包含5102，510)，51~或5^叱这是优选的，因为可获得开口和半导体结构之间的有效的电隔离，且同时在等离子体处理过程中可对隔离层的材料进行蚀刻。
[0019]等离子体处理方法可为无掩模的方法，这是优选的，因为在等离子体处理过程中无需使用蚀刻掩模。无需使用蚀刻掩模的事实显著降低了等离子体处理方法的复杂性。因为不使用掩模，可省略用来引入和后续地除去该掩模的任意加工步骤。此外，减少或甚至消除了涉及对齐蚀刻掩模的问题。此外，省略蚀刻掩模可显著降低用于等离子体处理方法的成本以及时间。
[0020]该隔离层可为共形的(conformal)层，这是优选的，因为