專利名稱：通過處理開口側壁上的聚合物來防止彎曲和鼓起的方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及半導體器件制造，更具體而言，涉及在半導體器件 制造中所使用的等離子體蝕刻處理。
背景技術：
半導體晶片上的微電子器件制造要求形成貫通電介質(zhì)薄膜層的開口， 該開口適于填充有金屬以提供不同層的導體之間的電接觸。接觸開口通常 具有高達40: 1的高寬比(深度與直徑之比)。隨著工業(yè)標準從65nm特 征尺寸發(fā)展到32nm特征尺寸，接觸開口的孔直徑可以減小到約630A，而 要求的深度是約24，700A。開口直徑和開口與開口的間隔可以大約相同 (例如，大致630A)。因為每個接觸開口的高寬比很大，所有的開口必 須具有一致的豎直輪廓，以維持相鄰開口之間所需的絕緣體厚度。接觸開 口位置圖案和直徑是由在形成開口之前沉積在晶片表面上的圖案化的光阻 層中的孔限定的。每個光阻孔限定接觸開口位置和直徑。在光阻沉積之 后，通過等離子體蝕刻處理來形成接觸開口，該等離子體蝕刻處理適于通 過光阻層中的孔蝕刻電介質(zhì)材料。等離子體蝕刻處理采用在等離子體中產(chǎn) 生兩種類型的物種的氟碳/氟氫碳氣體，這兩個物種是具有高的氟對碳含 量比的蝕刻物種和具有高的碳對氟含量比的聚合物物種。聚合物物種在每個開口的側壁的暴露的表面上聚集，這增強了蝕刻選擇性，并能減小蝕刻 處理加寬開口使其超過由光阻圖案建立的直徑的趨勢。
當前等離子體蝕刻處理已經(jīng)在更大的特征尺寸(例如，90nm)產(chǎn)生相 當良好的結果。蝕刻輪廓由室壓力和由RF偏壓功率控制。增大RF偏壓功 率通過增大離子能量和豎直方向上的動量產(chǎn)生更直和更窄的蝕刻輪廓。減 小室壓力能通過減小與離子的碰撞具有類似的效果，由此減小從它們的標 稱的豎直軌跡偏移的離子的數(shù)量。
隨著特征尺寸已經(jīng)減小到45nm然后減小到32nm，已經(jīng)出現(xiàn)兩個問 題，這兩個問題在許多情況下惡化蝕刻輪廓足以威脅器件的故障。 一個問 題(此處稱為"鼓起(bowing)")由接觸開口在開口頂部附近的加寬部 分顯示。加寬部分的直徑可以是所期望的孔的直徑的兩倍多，這增大了在 加寬部分處相鄰開口的部分合并的可能性。另一問題(此處稱為"彎曲 (bending)")由開口的軸線偏移開口底部附近真垂線顯示。已經(jīng)觀察到 這種彎曲使開口底部的中心朝著其附近偏移多達開口直徑的50%至100 %。前述鼓起和彎曲的問題僅僅近來出現(xiàn)，并與器件特征尺寸減小到 45nm或者以下相一致，并且它們的原因仍為未知。盡管通過在等離子體 蝕刻處理過程中減小等離子體反應器室壓力和/或增大RF偏壓功率和離子 能量已經(jīng)實現(xiàn)鼓起或者彎曲的一些減小，但是沒有出現(xiàn)方案。這種方法在 減小蝕刻輪廓的彎曲或者鼓起的同時存在以下問題它減小了室壓力的范 圍(處理"窗")，在這個范圍可以執(zhí)行等離子體蝕刻處理。類似地，通 過增大施加到晶片的RF偏壓功率來增大離子能量會具有對蝕刻處理產(chǎn)生 不期望的效果，諸如蝕刻選擇性和光阻角部刻面(photoresist corner faceting)等的減小。所需要的是一種不用限制處理窗就防止鼓起和彎曲的 方法。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于在襯底上的電介質(zhì)層中執(zhí)行高深寬比的接觸開口的等離 子體離子蝕刻的方法。在一個實施例中，該方法包括將諸如C2F4、 C4F6、
CH2F2或者C4F8的氟碳和/或者氟氫碳氣體以第一氣體流率，氟化硅氣體以在第一流率的0.5和1.5之間的第二流率以及氬氣體以作為第一流率的約2 倍和7倍之間的流率引入等離子體反應器室中。該方法還包括在電介質(zhì)層 中蝕刻接觸開口 ，同時在接觸開口的側壁上沉積膜厚度小于接觸開口半徑 的聚合物膜。在一個實施例中，通過將RF功率耦合到室中以在室中產(chǎn)生 等離子體，同時持續(xù)施加與所期望的等離子體蝕刻處理對應的標稱RF偏 壓功率電平的RF偏壓功率來完成在電介質(zhì)層中蝕刻接觸開口，同時在接 觸開口的側壁上沉積聚合物膜。在一個實施例中，通過使用導電聚合物材 料，通過用氬離子離子轟擊聚合物膜，并通過將超過標稱功率電平的1.5 倍多的高RF偏壓功率電平的RF偏壓功率的相繼脈沖耦合到襯底來增大側 壁上聚合物膜的電導率。


通以以上所述的本發(fā)明的特征被獲得和能被詳細理解的方式，通過參 照在附圖中被圖示的實施例，可以獲得以上簡要概括的本發(fā)明更具體的描 述。然而，要注意，附圖僅僅圖示本發(fā)明的典型實施例，因而不能認為是 對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可以允許其它等效的實施例。
圖1示出在接觸蝕刻處理過程中在高深寬比的接觸開口中靜電荷聚集 的效果。
圖2是圖示離子軌跡(實線)和電子軌跡(虛線)的晶片表面處角速 度分布的曲線圖。
圖3是離子能量分布的曲線圖。
圖4示出由圖1所示的電荷聚集效果引起的高深寬比的接觸開口的所 得到的蝕刻輪廓。
圖5圖示根據(jù)其中導電膜覆蓋高深寬比的開口的側壁的實施例的原理。
圖6示出圖5所描述的類型的等離子體蝕刻處理中實現(xiàn)的最終蝕刻輪廓。
圖7示出作為部分導電聚合物膜的電導率的函數(shù)的放電時間。
圖8A至圖8H示出了在根據(jù)一個實施例的等離子體蝕刻處理過程中獲得的蝕刻輪廓的時間順序。
圖9示出了作為圖8的處理中的時間的函數(shù)的施加RF偏壓功率電平。
圖IO示出了構造成執(zhí)行圖5的蝕刻處理的等離子體反應器。 圖11是與根據(jù)一個實施例的處理相對應的流程圖。 為了便于理解，盡可能使用相同的參考標號以表示附圖中相同的元 件。附圖是示意性的而不是按比例的。
具體實施例方式
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在45nm和45mn以下的特征尺寸處發(fā)生的蝕刻輪廓的 彎曲和鼓起是由沿著每個接觸開口的側壁表面的長度靜電荷分布不均勻弓I 起。該問題部分是由于不同的離子和電子速度輪廓的角分布。如在圖1中 所描述，高深寬比的接觸開口 IOO形成在與孔104對準的電介質(zhì)膜102 中，且孔104貫通上覆的光阻層106。開口 100由電介質(zhì)膜102的暴露部 分與氟碳/氟氫碳等離子體108中的蝕刻劑物種進行反應而形成的。來自等 離子體的電子和正電荷離子在開口 100的側壁100a相遇。如圖2的曲線所 示，離子具有相對于電介質(zhì)層102的頂表面圍繞垂直方向集中的窄的角速 度分布或者輪廓(實線)，而電子具有更各向同性的角速度分布。結果， 實際上沒有來自等離子體的電子能在被與側壁100a碰撞吸收之前運動到高 深寬比的開口 IOO的底部，相反，幾乎所有的電子被與側壁100a的頂部的 碰撞吸收，使得側壁100a的頂部變成負電荷。
離子具有兩個能量峰。在與施加到晶片的RF偏壓信號的峰峰電壓相 對應的離子能量處發(fā)生高能量峰。在與峰峰偏壓電壓的一半相對應的離子 能量處發(fā)生低能量峰。圖3的曲線圖示出各種動能水平處的離子數(shù)量分 布。隨著偏壓信號的RF頻率減小，較高的能量峰的數(shù)量增大。較高的能 量離子趨于不與側壁100a碰撞，直到它們到達開口 IOO的底部，使得側壁 100a的底部變成正電荷。較低的能量離子更容易被聚集在側壁100a頂部 附近的負電荷從該能量離子的豎直軌跡偏移。圖1中所描述的偏移的離子 路徑112表示隨著較低能量離子彎曲路徑運動通過側壁100a的負電荷部分的電場而從真垂線偏移的較低能量離子的通常的路徑，偏移的離子路徑最
終與側壁100a相交在側壁100a的負電荷部分的下方的點處。這增大了該 點處的側壁102的蝕刻率，導致在在偏移的離子路徑喝側壁100a的相交處 的附近的區(qū)域中開口輪廓的鼓起。該結果在圖4中示出，其中具有標稱直 徑D的高深寬比的接觸開口在其頂部附近具有擴大直徑DB并蝕刻輪廓的 鼓起的部分。接觸開口 IOO從相鄰接觸開口 IOI分開標稱的分開距離S1Q 在鼓起的附近，分開的距離減小到小的分開距離S2，該分開距離S2可以小 至標稱分開距離Si的5X。在一些情況下，在鼓起的附近，分開距離S2可 以為零。擴大的開口直徑DB可以幾乎是標稱直徑D的兩倍。
彎曲問題因圍繞側壁100a的圓周不均勻的電荷分布而出現(xiàn)的。例如， 這可以是聚集在開口 100的底部附近的正電荷的不均勻的圓周分布。這種 不均勻的電荷分布產(chǎn)生未顯示的較高能量離子的小凈偏移，直到該離子已 經(jīng)運動了足夠長的距離，或者運動到開口 100的底部。結果，彎曲問題作 為開口 100的底部中心的位置從開口 IOO的頂部的中心(或者軸線)的橫 向漂移出現(xiàn)。參照圖4，開口 100的底部橫向漂移了約等于開口的直徑D 的彎曲距離B。
本發(fā)明的實施例通過以下提供鼓起問題和彎曲問題在等離子體蝕刻 處理的整個期間，在每個開口 IOO的側壁100a上提供導電薄膜。導電涂層 構成放電路徑，沿著該放電路徑，不均勻的電荷分布可以流動以平衡電荷 分布。實際上，在開口 100的頂部附近建立負電荷和在開口 IOO的底部附 近建立正電荷被沿著側壁100a上的導電薄膜朝向彼此流動的正和負電荷減 小或者消除。
在蝕刻處理過程中，開口 IOO的深度恒定地增大，加長了側壁100a的 深度。隨著在蝕刻處理過程中開口 IOO的深度增大以恒定地形成側壁100a 的附加部分，導電薄膜向下延伸以涂覆附加部分。在一個實施例中，在蝕 刻處理過程中持續(xù)地執(zhí)行該處理。圖5圖示了蝕刻處理的將要開始時接觸 開口100的開始，示出了涂覆側壁100a的導電薄膜130。圖6圖示了在接 觸開口己經(jīng)到達其約24，700 的全長之后處理的結果。在此鼓起處的直徑 DB在標稱直徑D的10%或者更小以內(nèi)。彎曲距離B (開口軸線在底部的偏移量)已經(jīng)減小至約零。這些結果通過在導電膜130中提供至少
5Seimens/meter的電導率。該電導率應該足以在導電層130中實現(xiàn)約IO一 "sec或者更少的1/e放電時間。1/e放電時間T二 e/o ，其中e是貫通導電 層130的靜電放電路徑的有效介電常數(shù)，o是導電層130的電導率。
在一個實施例中，導電薄膜130通過在等離子體蝕刻處理過程中采用 具有C2F4、 C4F6、 CH2F2或者C4Fs的氟碳和/或者氟氫碳處理氣體。通過在 等離子體中氟碳/氟氫碳氣體分子的分裂而形成的富氟等離子體副產(chǎn)品來蝕 刻電介質(zhì)材料102的暴露部分。通過在等離子體中氟碳/氟氫碳氣體分子的 分裂而形成的富碳等離子體副產(chǎn)品趨于沉積在側壁100a上作為約10A厚 量級的薄導電聚合物層130。層130的電導率被增強以足以實現(xiàn)10—u或者 更少量級的1/e放電時間。圖7是示出對于給定的介電常數(shù)(其為以上所 述類型的氟碳聚合物所特有)，1/e的放電時間(垂直軸線)作為電導率 (水平軸線)的函數(shù)的曲線圖。在一個實施例中，導電層130是特定形成 的聚合物，其具有電介質(zhì)和導電兩個性能，且具有足以將1/e放電時間減 小到10—"或者更少量級的電導率。在層130中提供這種電導率的效果是 使側壁100a上或者(更精確地)層130中的正和負電荷朝向彼此流動，由 此中性化或者平衡。該結果是靜電荷沿著側壁100a均勻分布，或者可能消 除靜電荷。
在一個實施例中，通過在等離子體蝕刻處理過程中(在此過程中形成 圖6的接觸開口 100)采用例如C2F4、 C4F6、 C恥或者C4Fs作為處理氣 體來形成導電聚合物。C2F4、 C4F6、 CH2F2或者C4Fs形成等離子體中的聚 合物前軀體，該等離子體在沉積在側壁100a上作為導電層130時趨于形成 導電聚合物。此外，通過將半導體含有物種的處理氣體(諸如SiF4氟化 硅)添加到等離子體中來實現(xiàn)所需電導率。這造成聚合物層130在聚合物 結構中包括硅原子，由此增大了聚合物層130的電導率。
在一個實施例中，通過將諸如氬的原子數(shù)量相對高的惰性氣體添加到 等離子體中并用高能量的氬離子離子轟擊聚合物層130來進一步增強側壁 100a上聚合物層的電導率。這可以通過以約5-10千瓦范圍中的功率電平 將低頻(1—4MHz) RF偏壓信號施加到晶片來完成。該結果能轉(zhuǎn)換聚合物膜130的分子結構，使得它變得更象石墨結構。石墨結構是電導率高的
平面六角形的碳結晶結構。由于聚合物膜130的分子結構開始象石墨結 構，聚合物膜130的電導率將開始接近石墨的電導率。在一個實施例中， 以足夠的離子能量執(zhí)行氬離子轟擊以在聚合物層130中實現(xiàn)約5S/m的電 導率。
氬離子轟擊所需的高功率高電壓RF偏壓會與一些電介質(zhì)蝕刻處理配 方不兼容。在此情況下，在短的脈沖(bursts/flashes)內(nèi)周期性地執(zhí)行氬 離子轟擊，以對等離子體蝕刻處理影響較小，除了在每個短脈沖執(zhí)行高能 量氬離子轟擊以外，留下與蝕刻處理配方兼容的較低電平的RF偏壓功 率。此原理在圖8A至圖8H中示出，圖8A至圖8H是描述了接觸開口的 逐步蝕刻的蝕刻輪廓圖像的時間順序。在圖8A至圖8H中，導電層的僅僅 之前已經(jīng)暴露于高能量氬離子轟擊的部分被用陰影示出，沒有陰影的部分 表示從前次離子轟擊脈沖之后形成的導電層130的新部分，因而沒有暴露 于離子轟擊。在圖8A、 8C、 8E、 8G中，在相繼脈沖之間的中間，己經(jīng)形 成側壁100a的新部分和聚合物膜130的新部分(未用陰影表示)，使得它 尚未暴露于高偏壓功率。在圖8B、圖8D、圖8F、圖8H中，在高RF偏 壓功率(例如，6kW)的下一個脈沖期間，導電層130的之前未暴露(未 用陰影表示)的部分暴露于短脈沖的高偏壓電壓和高能量氬離子轟擊以將 其結構轉(zhuǎn)換到更導電的結構，該轉(zhuǎn)換在附圖中由層130的陰影來表示。在 圖9示出了施加到晶片的RF偏壓功率隨時間的相應圖形，其示出了 RF偏 壓功率除了短周期性的脈沖(在該脈沖，功率暫時升高到高電平，例如， 6千瓦)以外保持在蝕刻處理工藝所需的標稱功率電平(例如，3千瓦或 者在500瓦至4千瓦的范圍中)。在一個實施例中，如圖9所示，RF功率 電平可以在脈沖中脈動，但是氬氣體流率可以恒定。在通常的蝕刻過程中 使用氟碳或者氟氫碳處理氣體，而僅僅在氬脈沖使用氬。每個脈沖持續(xù)時 間足以實現(xiàn)在聚合物膜130的新暴露部分的電導率的所需增大，并可以是 IO毫秒量級(例如，在約0.25ms至lsec或者更大的范圍中)。標稱蝕刻 處理偏壓功率和離子轟擊脈沖功率電平之間的差越大，脈沖持續(xù)時間就應 該越短以避免影響蝕刻處理。例如，在標稱蝕刻處理偏壓功率電平(例如，500W)和6kW的離子轟擊脈沖的情況下(在此情況，每個6kW脈沖 的持續(xù)時間應該比較短，例如，約lms)，該差比較高。標稱蝕刻處理偏 壓功率電平(例如，3kW)和6kW的脈沖偏壓電平越高，該差越小，因 而，例如脈沖持續(xù)時間可以增大10ms以上至例如1秒的量級。脈沖之間 的時間足夠短以防止大量的電荷聚積在尚未暴露于高能量離子轟擊的聚合 物膜130的新(未用陰影表示)的部分，并可以是一秒的量級(例如，0.5 秒至5秒)。
在一個實施例中，例如，RF偏壓信號頻率是在l-4MHz范圍中的LF 頻率。此外，13.56MHzRF偏壓功率分量還可以施加到晶片。室壓力具有 比傳統(tǒng)的處理更寬的范圍，并可以設定在10mT和1Torr之間任何之處。 鼓起和彎曲問題通過貫通導電層130的電荷中性化(或者平衡)而被減小 或者消除，使得可以允許離子軌跡從垂直方向的角偏移(由于室壓力的增 大)而增大。通過將RF等離子體源功率從RF源功率施加器耦合到室來控 制等離子體的密度，該RF源功率施加器可以是感應線圈或者頂置電容電 極。
圖10示出了適于執(zhí)行前述處理的等離子體反應器。反應器包括由圓 柱形側壁205、頂部210、處于頂部210中的頂置電極215和地板220封閉 的真空室200。絕緣環(huán)212將電極215從頂部210分離。真空泵225通過 地板220中的泵送端口 227耦合到室200。頂置電極215是具有內(nèi)和外內(nèi) 部氣體歧管230、 235的氣體分配板，內(nèi)部氣體歧管230、 235供應內(nèi)和外 陣列的氣體噴射孔240、 245。同軸RF供應結構250將RF等離子體源功 率耦合到頂置電極215，供應結構250包括通過薄絕緣環(huán)254耦合到電極 215的內(nèi)中空圓柱形導體252和終止于頂部210的外中空圓柱形導體256。 RF源功率產(chǎn)生器260通過固定的阻抗匹配元件262耦合到內(nèi)和外同軸導體 252、 256，阻抗匹配元件262可以是同軸調(diào)諧短截線。晶片支撐基座270 包括封閉陰極電極274的絕緣層272，陰極電極274通過阻抗匹配元件 278耦合到RF偏壓功率產(chǎn)生器276。處理氣體分配板280通過氣體供應線 282、 284將處理氣體供應到內(nèi)和外歧管230、 235。各種氣體供應裝置耦 合到氣體分配板，包括氟碳/氟氫碳氣體供應裝置286、氟化硅氣體供應裝
13置287和氬氣體供應裝置288。氣體分配板280確定構成氣體供應線 282、 284中總的氣體流率的各個氣體的流率。在一個實施例中，脈動調(diào)制 功率封裝控制器290使產(chǎn)生器276能夠施加高功率脈沖(例如，6kW)， 同時在脈沖之間維持標稱功率輸出電平(例如，3kW)。在另一實施例 中，控制器290可以控制產(chǎn)生器276輸出處的開關292。第二產(chǎn)生器277
(虛線示出)供應恒定的標稱功率輸出(例如，3千瓦)，同時產(chǎn)生器 276供應被開關292選通的周期性短6kW脈沖。
每個周期性高功率脈沖的持續(xù)時間足夠短以將對每個處理配方的影響 減至最小，但是足夠長以獲得圖5的聚合物膜130的電導率的增大。脈沖 之間的時間足夠短以防止大量的靜電荷聚集在圖8的接觸開口壁100a上。 在脈沖之間的時間期間，圖8的聚合物層130的新形成的部分尚未暴露于 離子轟擊，因而具有低的電導率，由此使新的部分易于電荷聚集?？梢酝?過使晶片上高功率RF偏壓的脈沖之間的時間減至最小來使此聚集最小化
(以避免蝕刻輪廓的鼓起或者彎曲)。每個高頻率RF偏壓脈沖的持續(xù)時 間可以例如是約10ms，并且脈沖之間的時間可以約1秒。氟碳/氟氫碳處 理氣體流率可以在10 — 100sccm的范圍中以組合內(nèi)和外氣體歧管230、 235。氬流率是約氟碳/氟氫碳氣體流率的2至7倍。氟化硅流率是氟碳/氟 氫碳處理氣體的流率的約0.5和1.5倍之間。標稱偏壓功率電平可以是約 500—4000瓦特，而RF脈沖電平可以在約5 — 10千瓦的范圍中。偏壓功率 頻率可以在104MHz的范圍中。室壓力可以例如在lmT至10Torr的范圍 中。在一個實施例中，氟碳處理氣體可以是C2F4。
圖11圖示了根據(jù)一個實施例的處理。在此處理中，氟碳/氟氫碳氣體
(例如，C2F4、 C4F6、 CH2F2或者C4F8)以10 —幽ccm的范圍中的流率 引入到室中(方框400)。此外，氬氣體以氟碳/氟氫碳氣體流率的2和7 倍之間的流率(例如，300—750sccm)引入(方框401)，氟化硅氣體以 氟碳/氟氫碳氣體的流率的0.5和1.5倍之間的流率(例如，10 — 100sccm) 引入(方框402) 。 RF源功率被施加并且RF源功率被施加以觸發(fā)室內(nèi)的 等離子體。RF偏壓功率電平被設定到蝕刻處理配方所需的標稱電平，例 如500—4000瓦特，在該電平處經(jīng)歷了可接受的蝕刻選擇性和最小的光阻刻面或者損壞。為了使圖8的聚合物膜130的電導率最佳，偏壓功率在氬 僅僅以預定速率流動的情況下(例如，每秒一次)周期性地增大到約6kW 達短暫的周期時間(例如，10msec)。這被執(zhí)行直到接觸開口已經(jīng)蝕刻到 所期望的深度。
盡管前述涉及本發(fā)明的實施例，但是在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情 況下可以設計本發(fā)明的其它和另外的實施例，并且本發(fā)明的范圍由權利要 求確定。
權利要求
1. 一種執(zhí)行等離子體離子蝕刻以在襯底上的電介質(zhì)層中形成高深寬比的接觸開口的方法，所述方法包括在所述電介質(zhì)層上面的光阻層中形成孔，所述孔限定接觸開口的位置和直徑；將所述襯底放置在等離子體反應器室中；將(a)從由C2F4、C4F6、CH2F2或者C4F8組成的組中選擇的氟碳/氟氫碳氣體以第一氣體流率；(b)氟化硅氣體以在所述第一流率的0.5和1.5之間的第二流率；以及(c)氬氣體以所述第一流率的約2和7倍之間的流率引入到所述室中；在與所述孔對準的所述電介質(zhì)層中蝕刻接觸開口，同時在所述接觸開口的側壁上沉積膜厚度小于所述接觸開口的半徑的聚合物膜，沉積所述聚合物膜包括將RF功率耦合到所述室以在所述室中產(chǎn)生等離子體；持續(xù)施加與所期望的等離子體蝕刻處理相對應的標稱RF偏置功率電平的RF偏置功率；并且增大所述側壁上的所述聚合物膜的電導率，所述增大電導率包括用氬離子對所述聚合物膜進行離子轟擊，離子轟擊所述聚合物膜包括將超過所述標稱功率電平的1.5倍多的高RF偏置功率電平的RF偏置功率的相繼脈沖耦合到所述襯底。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述標稱RF偏置功率電平對 應于所期望的蝕刻輪廓，所述高RF偏置功率足以將所述聚合物膜的分子 結構轉(zhuǎn)換成電導率更大的結構。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，所述標稱RF偏置功率電平是幾百至幾千瓦特的量級，并且所述高RF偏置功率電平是幾千瓦特。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述RF偏置功率的脈沖具有 毫秒至一秒的量級的持續(xù)時間，并且脈沖之間的時間是一秒或者更多秒的 量級。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述高RF偏置功率電平足以產(chǎn)生至少5S/m的所述聚合物膜的電導率。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述高RF偏置功率電平足以 實現(xiàn)10—u秒或者更少的量級的所述聚合膜的1/e放電時間。
7. —種執(zhí)行等離子體離子蝕刻以在襯底上的電介質(zhì)層中形成高深寬比 的接觸開口的方法，所述方法包括在襯底上的電介質(zhì)層中蝕刻接觸開口，所述電介質(zhì)層與孔對準，所述 孔形成在上覆所述電介質(zhì)層的光阻層中并限定接觸開口的位置和直徑，同 時在所述接觸開口的側壁上沉積膜厚度小于所述接觸開口半徑的聚合物 膜。所述蝕刻包括將所述襯底氟碳/氟氫碳氣體以第一氣體流率引入到室 中，并且所述沉積所述聚合物膜包括將RF功率耦合到所述室以在所述室 中產(chǎn)生等離子體；并且通過離子轟擊所述聚合物膜增大所述聚合物膜的電導率，對所述聚合 物膜進行離子轟擊包括將氬氣體以第二氣體流率引入到所述室中，并將離 子轟擊RF偏置功率施加到功率電平足夠高的襯底以獲得作為以下之一的 電導率(a)大于5S/m或者(b)足以提供不超過約10—"秒的1/e放電 時間。
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述高功率電平是至少一千瓦 的量級，并且所述方法還包括在持續(xù)時間短于脈沖之間的時間的相繼脈沖中施加所述離子轟擊偏壓 功率；將蝕刻RF偏壓功率持續(xù)施加到標稱功率電平小于所述高功率電平并 與蝕刻處理對應的襯底。
9. 根據(jù)權利要求7所述的方法，還包括將含有半導體元素的處理氣體 以第三氣體流率引入到所述室中。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述含有半導體元素的處理 氣體包括半導體元素的氟化物。
11. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述第三氣體流率在所述第 一氣體流率的0.5和1.5倍之間。
12. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述第二氣體流率在所述第一氣體流率的2至7倍的范圍中。
13. 根據(jù)權利要求8是使得方法，其中，所述脈沖具有毫秒量級的持 續(xù)時間和秒量級的周期。
14. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述持續(xù)四句愛蝕刻RF偏壓功率包括從第一 RF產(chǎn)生器供應所述蝕刻 偏壓功率；并且所述施加離子轟擊偏壓功率包括從第二 RF產(chǎn)生器通過選通開關供應 所述離子轟擊偏壓功率。
15. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述氟碳/氟氫碳氣體包括 C2F4、 C4F6、 CH2F2或者C4Fs中至少一者。
16. —種形成貫通襯底上的電介質(zhì)材料的高深寬比的接觸開口的方 法，所述方法包括由貫通覆蓋所述電介質(zhì)材料的頂表面的光阻層的孔限定所述接觸開口 的位置和直徑；蝕刻與所述孔對準的接觸開口，同時在所述接觸開口的側壁上沉積薄 聚合物膜；并且提高所述薄聚合物膜的電導率。
17. 根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，沉積所述薄聚合物膜包括將 所述襯底浸沒在由氟碳/氟氫碳氣體產(chǎn)生的等離子體中。
18. 根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，提高所述電導率包括在所述 薄聚合物膜上轟擊氬離子。
19. 根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括增大所述薄聚合物膜的電導 率，其中，增大所述電導率包括將包括半導體元素的氟化物的氣體引入到 所述室中。
20. 根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，所述離子轟擊包括 將氬離子持續(xù)引入到所述等離子體中；并且將相繼的脈沖的轟擊RF偏壓信號耦合到千瓦量級的高RF偏壓功率的 襯底。
21. 根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括根據(jù)所述電介質(zhì)材料的所期望的等離子蝕刻將1千瓦量級的RF偏壓信號持續(xù)施加到所述襯底。
22. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中，所述氟碳/氟氫碳氣體是 C2F4、 C4F6、 CH2F2或者C4Fs中至少一者。
23. 根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括減小所述接觸開口的蝕刻輪 廓的鼓起和彎曲。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過處理開口側壁上的聚合物來防止彎曲和鼓起的方法。通過在每個接觸開口的側壁上形成高導電薄膜以在防止蝕刻輪廓鼓起或者彎曲的同時蝕刻高深寬比的接觸開口。通過在蝕刻處理過程中周期性地執(zhí)行離子轟擊來提高側壁上薄膜的電導率。
文檔編號H01L21/311GK101447425SQ20081016127
公開日2009年6月3日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權日2007年9月25日
發(fā)明者卡洛·貝拉, 塞布哈什·戴斯沙姆克, 斯蒂芬·威格, 肯尼·L·多安 申請人:應用材料公司