一種低刻蝕率等離子體刻蝕室的製作方法

2023-05-07 18:55:51

專利名稱：一種低刻蝕率等離子體刻蝕室的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體器件的製造領域，尤其涉及一種低刻蝕率等離子體刻蝕裝置。
背景技術：
在等離子體刻蝕工藝中，一些工藝，例如對光刻膠保護的氧化矽(Resistprotective oxide簡稱RP0)的刻蝕，由於光刻膠保護的氧化矽厚度過小，為了便於控制刻蝕的進度，需要很低的刻蝕速率，通常要低於1000埃/分，以保證刻蝕工藝的穩定性。在傳統的等離子體刻蝕室內，要達到很低的刻蝕速率，即控制刻蝕室內的等離子體濃度很低，主要通過兩種途徑來實現一種是輸入低流速的刻蝕氣體，另一種是控制較低的射頻功率，或者兩者配合進行。由於低流速的氣體輸入和較低的射頻功率都很難控制，從而在實際操作中，很難保證操作的可重複性；同時還發現，由於傳統等離子體刻蝕室中的氣體噴淋頭通常是用矽或者碳化矽通過沉積的方式製成，在極低刻蝕氣體流速的情況下，矽或者碳化矽腐蝕不均勻，極易發生變黑現象。

實用新型內容為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種低刻蝕率等離子體刻蝕室，包括一上電極和一下電極，所述的下電極上設置一靜電吸盤，所述靜電吸盤上放置待處理晶片；所述的上電極上設置多個氣體通孔，所述上電極同時作為反應氣體進入等離子體刻蝕室的氣體噴淋頭，所述的待處理晶片自上而下包括圖形化的光刻膠掩膜層、氧化矽層，所述的氧化矽層厚度小於50納米，所述氣體噴淋頭材質為石英。在所述的氣體噴淋頭的外周側設置一邊緣環，所述的氣體噴淋頭和所述邊緣環一體製成，結構簡單，便於安裝。所述的邊緣環材質為石英。所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室主要用來刻蝕氧化矽層。所述的氧化矽層厚度為小於50納米。所述的等離子體刻蝕室內的刻蝕速率低於1500埃/分鐘。所述的等離子體刻蝕室內的刻蝕速率為500埃/分鐘。所述的等離子體刻蝕室內的刻蝕速率為200埃/分鐘。通過採用本實用新型所述的技術方案，優點在於相對於傳統的矽或者碳化矽材料製成的氣體噴淋頭，由於石英材料的介電常數較小，因而晶片表面的射頻耦合較差，從而降低了刻蝕速率；當刻蝕氣體中包含碳氟化合物時，由於石英噴淋頭會消耗一部分活性組分，因此刻蝕速率也會降低。通過採用石英材料製作氣體噴淋頭，可以控制較高的碳氟化物流量和較高的射頻功率，便於精確控制，從而改善刻蝕工藝的可靠性和穩定性。同時，由於石英材料本身的腐蝕速率快於碳化矽和矽，因而不會在氣體噴淋頭表面發生變黑現象。

[0010]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯圖1示出本實用新型所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室結構示意圖；圖2示出本實用新型所述的氣體噴淋頭及其邊緣環結構示意圖。
具體實施方式
本實施例以較佳的方式描述了一種低刻蝕率等離子體刻蝕室，如圖1所示，一種低刻蝕率等離子體刻蝕室100包括一上電極1和一下電極2，下電極2上設置一靜電吸盤4，靜電吸盤4上放置待處理晶片3，在上電極1上設置多個氣體通孔，上電極1同時作為反應氣體進入等離子體刻蝕室100的氣體噴淋頭11，其材質為石英，待處理晶片3自上而下包括圖形化的光刻膠掩膜層、氧化矽層，所述的氧化矽層厚度小於50納米。如圖2所示，在氣體噴淋頭11的外周側設置一邊緣環22，氣體噴淋頭11和邊緣環22 —體製成，邊緣環22的材質為石英，採用該技術方案使得氣體噴淋頭在製作時結構簡單化，在節省製作成本的同時，方便機械安裝。等離子體刻蝕室100內的下電極2連接一射頻電源5，在等離子體刻蝕室100內形成電容耦合等離子體解離裝置，從而對本實用新型所述的光刻膠保護的氧化矽(Resistprotective oxide簡稱RP0)進行刻蝕，所述的待處理晶片自上而下包括圖形化的光刻膠掩膜層、氧化矽層、以及下方的半導體器件層，半導體器件中包括多晶矽電極等材料層。本實用新型所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室主要用來刻蝕光刻膠層保護的氧化矽層。由於RPO具有很薄的厚度，通常小於50納米，刻蝕時需要有較慢的刻蝕速率才能對刻蝕過程進行較好的監視。本實用新型提供的石英氣體噴淋頭由於其介電常數較小，在晶片表面形成的射頻耦合較差，以及石英會消耗刻蝕氣體中的一部分活性組分，都會降低刻蝕速率，使等離子體刻蝕室100穩定可重複的對RPO進行刻蝕。等離子體刻蝕室100內，由於採用了石英材料製作的氣體噴淋頭，刻蝕速率可有效控制在1500埃/分鐘以下，實驗發現，該等離子體刻蝕室100內的刻蝕速率可達到200埃/分鐘，也可以為500埃/分鐘，從而實現對低刻蝕率工藝的有效控制。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護範圍應當以本實用新型權利要求所界定的範圍為準。
權利要求1.一種低刻蝕率等離子體刻蝕室，包括一上電極和一下電極，所述的下電極上設置一靜電吸盤，所述靜電吸盤上放置待處理晶片；所述的上電極上設置多個氣體通孔，所述上電極同時作為反應氣體進入等離子體刻蝕室的氣體噴淋頭，其特徵在於所述的待處理晶片自上而下包括圖形化的光刻膠掩膜層、氧化矽層，所述的氧化矽層厚度為小於50納米，所述氣體噴淋頭材質為石英。
2.根據權利要求1所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室，其特徵在於所述的氣體噴淋頭外周側設置一邊緣環，所述的氣體噴淋頭和邊緣環一體製成。
3.根據權利要求2所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室，其特徵在於所述的邊緣環材質為石英。
4.根據權利要求1所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室，其特徵在於所述的等離子體刻蝕室主要用於刻蝕氧化矽層。
5.根據權利要求1所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室，其特徵在於所述的等離子體刻蝕室內的刻蝕速率低於1500埃/分鐘。
6.根據權利要求1所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室，其特徵在於所述的等離子體刻蝕室內的刻蝕速率為500埃/分鐘。
7.根據權利要求1所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室，其特徵在於所述的等離子體刻蝕室內的刻蝕速率為200埃/分鐘。
8.根據權利要求1所述的低刻蝕率等離子體刻蝕室，其特徵在於所述的氧化矽層下為半導體器件層。
專利摘要本實用新型公開了一種低刻蝕率等離子體刻蝕室，將作為上電極的氣體噴淋頭材料設置為石英，由於石英材料的介電常數較小，因而晶片表面的射頻耦合較差，從而降低了刻蝕速率；當刻蝕氣體中包含碳氟化合物時，由於石英噴淋頭會消耗一部分活性組分，因此刻蝕速率也會降低。通過採用石英材料製作氣體噴淋頭，可以控制較高的碳氟化物流量和較高的射頻功率完成低速率的刻蝕，便於精確控制，從而改善刻蝕工藝的可靠性和穩定性。同時，由於石英材料本身的腐蝕速率快於碳化矽和矽，因而不會在氣體噴淋頭表面發生變黑現象。
文檔編號H01J37/32GK202332783SQ20112051036
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者劉志強, 李俊良, 王兆祥, 黃智林 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司