用于活化暴露层的方法与流程

本发明涉及用于活化诸如衬底的结构表面的方法的领域。通常，微电子器件领域是目标领域。其在衬底的直接接合领域具有特别有利的应用。

背景技术：

1、通常已知通过直接接合来组装多个衬底以制造微电子器件。为此，有解决方案实施等离子体活化，从而可以提高所组装的衬底之间的接合能。在这些方案中，衬底的暴露层通常在组装之前通过基于氧或氮的活化等离子体进行处理。在实践中，所获得的接合能量仍然太有限。

2、在氧基活化等离子体中注入氟化气体(例如化学式cf4的四氟化碳或化学式sf6的六氟化硫)，可以增加在该处理之后所组装的两个衬底之间的接合能。在实践中该解决方案被证明是受限的，特别是由于在等离子体活化处理期间对暴露层的蚀刻。

3、已知，特别是从文献us10434749b2中已知一种包括在通过将衬底与另一衬底直接接合而进行组装之前，在衬底的暴露层上形成包含氟的接合层的方法。该接合层尤其可以通过使用包含cf4或sf6的蚀刻等离子体处理暴露层来形成。该接合层在接合之前被活化并最终改变其表面化学物质。然而，该解决方案仍然有待改进。

4、因此，本发明的目的是提出一种旨在改善衬底上的直接接合的解决方案，特别是旨在限制暴露层的蚀刻。

5、本发明的其他目的、特征和优点将在回顾以下描述和附图后显现。应当理解，可以结合其他优点。

技术实现思路

1、为了实现该目的，根据第一方面，提供了一种用于活化结构的暴露层的方法，包括：

2、在反应器、优选为等离子体反应器中提供包括暴露层的结构，该反应器包括反应室，该结构设置在该反应室内，

3、在提供该结构之前或之后，在反应室中沉积基于化学式cxhyfz的材料的层，x、y和z为正整数，至少x和z不为零，

4、在该结构的存在下，通过基于氧和氮中的至少一种的活化等离子体对基于化学式cxhyfz的层进行处理，该活化等离子体的处理被配置为至少部分地、优选完全地消耗基于化学式为cxhyfz的材料的层，以便活化该结构的暴露层。

5、这种方法可以在时间上分离氟化层的形成和活化等离子体的活化。随后的接合由于接合能的增加而得到改善。另一方面，相对于在活化等离子体中引入氟化气体的解决方案，暴露层的消耗得以限制。

6、在本发明的开发过程中，已经进一步强调了化学式cxhyfz的层的沉积相对于实施基于sf6或cf4的等离子体增强沉积的当前的解决方案，限制并且优选地避免了在等离子体活化之前对暴露层的蚀刻。

7、在等离子体活化之前的化学式cxhyfz的层(也称为cxhyfz层)的沉积与活化暴露层的当前解决方案明显不同。就这点而言，本领域技术人员将被劝阻沉积含碳的物质，因为碳通常被认为是获得高接合能应该被禁止的。在该方法中，在等离子体活化期间，cxhyfz层的碳以气体排放的形式，例如以式co、co2或cn气体的形式得以去除。可以在限制了层蚀刻的同时获得接合能的增加。

8、此外，该解决方案不同于实施cf4等离子体的当前解决方案，这种当前解决方案导致暴露层的蚀刻，并且不可能在暴露层的表面上沉积氟化层。

9、为了限制暴露层的蚀刻，本领域技术人员宁愿考虑降低添加到蚀刻o2等离子体中的cf4或sf6的浓度，这将降低所产生的接合能。在等离子体活化之前沉积化学式cxhyfz的层能够实现更好的再现性并节省时间。

10、本发明的第二方面涉及一种用于将结构的暴露层与不同衬底的暴露层接合的方法，包括：

11、通过实施根据第一方面的方法来活化结构的暴露层，

12、使该结构的暴露层与不同衬底的暴露层接触。

13、优选地，该结构的暴露层与不同衬底的暴露层通过直接接合组装。该方法具有根据第一方面的方法的效果和优点。该接合方法可以获得具有接合界面的组件，该接合界面在结构的暴露层和不同衬底的暴露层之间，相对于当前解决方案有所改进。该接合方法可以获得相对于当前解决方案具有改善的接合能的组件。

技术特征：

1.一种用于活化结构(1)的暴露层(10)的方法，包括：

2.根据前一权利要求所述的方法，其中，在所述反应室(20)中进行沉积之前提供所述结构(1)，从而在所述结构(1)的暴露层(10)上沉积所述基于化学式cxhyfz的材料的层(11)。

3.根据前一权利要求所述的方法，其中，在同一反应室(20)中进行所述基于化学式cxhyfz的材料的层(11)的沉积和所述活化等离子体(3)的处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述反应室(20)中沉积所述基于化学式cxhyfz的材料的层(11)之后并在所述活化等离子体(3)的处理之前提供所述结构(1)，从而在所述反应室(20)的壁(200)上沉积所述基于化学式cxhyfz的材料的层(11)，并且，在同一反应室(20)中进行所述基于化学式cxhyfz的材料的层(11)的沉积和所述活化等离子体(3)的处理。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，进行所述活化等离子体(3)的处理，以便消耗所述基于化学式cxhyfz的材料的层(11)至少90％的碳原子，优选消耗全部的碳原子。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述活化等离子体(3)的处理包括在反应室(20)中施加电压，所述电压称为自极化电压，优选地，所述自极化电压的绝对值在100v和500v之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述活化等离子体(3)的处理在电容耦合等离子体反应器(2)的反应室(20)中进行。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述活化等离子体(3)的处理在电感耦合等离子体反应器(2)的反应室(20)中进行。

9.根据前一权利要求所述的方法，其中，在所述活化等离子体(3)的处理期间，对所述结构(1)施加极化电压v偏置-衬底。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述基于化学式cxhyfz的材料的层(11)的沉积是从至少一种气体前体的化学沉积，优选地，所述沉积是等离子体增强的。

11.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述至少一种气体前体至少包含碳和氟元素，所述至少一种气体前体不同于cf4，优选地，所述至少一种气体前体的化学式为cuhvfw，u、v、w均为正整数，至少u和w不为零，且不为cf4，例如，所述至少一种气体前体选自式ch2f2、chf3、ch3f、c4f6、和c4f8的化合物。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述活化等离子体(3)的处理包括：

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述暴露层(10)是硅基的，例如，所述暴露层(10)基于氧化硅、氮化硅或硅，或者由氧化硅、氮化硅或硅形成。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：在所述活化等离子体(3)的处理后，通过将所述结构(1)的所述暴露层(10)与不同衬底(4)的暴露层(40)直接接合而进行的组装。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述基于化学式cxhyfz的材料的层(11)的沉积和所述活化等离子体(3)的处理中的至少一个可以重复多次。

16.一种将结构(1)的暴露层(10)与不同衬底(4)的暴露层(40)接合的方法，包括：

技术总结
本发明涉及一种用于活化结构(1)的暴露层(10)的方法，包括提供包括暴露层(10)的结构(1)和在提供所述结构(1)之前或之后在所述反应室中沉积基于化学式C<subgt;x</subgt;H<subgt;y</subgt;F<subgt;z</subgt;的材料的层(11)，至少x和z不为零。该方法还包括在所述结构(1)存在的情况下，由活化等离子体(3)对所述基于化学式C<subgt;x</subgt;H<subgt;y</subgt;F<subgt;z</subgt;的材料的层(11)进行处理，所述等离子体(3)基于氧和氮中的至少一种。所述活化等离子体(3)的处理被配置为至少部分地消耗所述基于化学式C<subgt;x</subgt;H<subgt;y</subgt;F<subgt;z</subgt;的材料的层(11)，以便活化所述结构(1)的所述暴露层(10)。

技术研发人员：皮埃尔·布里安索,尼古拉·波塞姆,埃莉萨·维尔曼德
受保护的技术使用者：法国原子能源和替代能源委员会
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13