[發(fā)明專利]用于產(chǎn)生等離子體的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610116841.4
• 申請(qǐng)日: 2006-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN101155461A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明源;劉乒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46;H01L21/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長(zhǎng)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于產(chǎn)生等離子體的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造工藝中，等離子體得到了極為廣泛的應(yīng)用。等離子體的產(chǎn)生通常是在低壓環(huán)境下，在反應(yīng)室內(nèi)通入反應(yīng)氣體并引入電子流，利用射頻(RF)電場(chǎng)使電子加速，使電子與氣體分子發(fā)生碰撞而轉(zhuǎn)移動(dòng)能，從而使氣體分子發(fā)生電離成為等離子體。產(chǎn)生的等離子體可用于各種半導(dǎo)體制造工藝，例如等離子刻蝕、淀積等。申請(qǐng)?zhí)枮?5307268.3的歐洲專利公開了一種產(chǎn)生等離子體的系統(tǒng)，圖1為現(xiàn)有產(chǎn)生等離子體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括反應(yīng)室10，其內(nèi)底部設(shè)有卡盤50，卡盤50表面放置需進(jìn)行工藝處理的晶片60，在反應(yīng)室的上部和頂部具有線圈20，射頻功率源30輸出的射頻電壓驅(qū)動(dòng)線圈20產(chǎn)生射頻電場(chǎng)將反應(yīng)氣體激發(fā)為等離子體40。

隨著IC器件的高密度化、微細(xì)化和高速化，半導(dǎo)體器件，例如CMOS器件中，NMOS晶體管和PMOS晶體管之間均采用淺溝槽隔離(shallow?trenchisolation，STI)結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離和絕緣。STI隔離結(jié)構(gòu)的形成首先在襯底表面形成襯墊氧化層(pad?oxide)和氮化硅層，然后刻蝕氮化硅、襯墊氧化層和襯底形成溝槽；接著在溝槽側(cè)壁和底部形成襯墊氧化層，再利用化學(xué)氣相淀積(CVD)在淺溝槽中填入絕緣介質(zhì)，例如氧化硅。在填入絕緣介質(zhì)之后，利用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的方法研磨上述填充的絕緣物質(zhì)使溝槽表面平坦化。

在器件特征尺寸進(jìn)入65納米及以下工藝節(jié)點(diǎn)后，隔離溝槽的深寬比(Aspect?Rate)通常大于4，其絕緣性能強(qiáng)烈依賴于絕緣物質(zhì)的填充效果。為了增強(qiáng)溝槽的填充能力，減少溝槽中孔隙(void)的產(chǎn)生，利用高密度等離子化學(xué)氣相淀積工藝(High-Density-Plasma?Chemical?Vapor?Deposition，HDP-CVD)填充氧化硅。對(duì)于高深寬比的溝槽，通常是在等離子反應(yīng)室內(nèi)交替進(jìn)行淀積-刻蝕-再淀積的工藝步驟對(duì)溝槽進(jìn)行填充。

圖2A至圖2E為利用圖1所示系統(tǒng)填充STI溝槽的器件剖面示意圖。首先如圖2A所示，在襯底100刻蝕出溝槽200之后，利用HDP-CVD工藝在溝槽200中淀積氧化硅300；然后，如圖2B所示，回刻溝槽200中填充的氧化硅300，并繼續(xù)在溝槽200中淀積氧化硅，如圖2C所示；再次回刻該填充的氧化硅，如圖2D所示；并隨后繼續(xù)在溝槽200中淀積氧化硅300，這樣循環(huán)幾次直至將所述溝槽200填滿。

但是，由于高端半導(dǎo)體制造工藝普遍采用12英寸的大圓片，對(duì)于這種大圓片的刻蝕和淀積需要大面積的線圈來產(chǎn)生大面積的等離子體?，F(xiàn)有等離子反應(yīng)室，受大面積線圈自身電感的影響，產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻度不一致。線圈的中間部分產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度要大于邊緣部分的電磁場(chǎng)強(qiáng)度。此外還受到電子與反應(yīng)室壁的碰撞導(dǎo)致的能量耗散的影響，使產(chǎn)生的等離子體在中間區(qū)域和邊緣部分的均勻度不一致，導(dǎo)致等離子體的中間區(qū)域的鞘層電壓(sheathvoltage)大于邊緣區(qū)域的鞘層電壓，亦即中間部分的等離子體能量要高于邊緣部分的等離子體能量，使晶片中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的刻蝕/淀積速率存在差異，中心區(qū)域的刻蝕和淀積速率要高于邊緣區(qū)域的刻蝕和淀積速率。由于上述等離子體中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的能量差異，晶片邊緣部分的等離子能量較弱，隨著淀積和刻蝕工藝的交替進(jìn)行，晶片邊緣部分填充的物質(zhì)和刻蝕掉的物質(zhì)均少于晶片中心區(qū)域，因此，溝槽填滿后，在晶片邊緣區(qū)域會(huì)出現(xiàn)如圖2E中所示的尖峰400，影響后續(xù)的晶片平坦化效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的用于產(chǎn)生等離子體的系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生更加均勻的等離子體。

本發(fā)明提供的一種用于產(chǎn)生等離子體的系統(tǒng)，包括：

反應(yīng)室；

設(shè)置在所述反應(yīng)室內(nèi)的晶片卡盤；

位于所述反應(yīng)室上部和頂部的第一線圈；

射頻功率源，所述射頻功率源輸出射頻電流激勵(lì)所述第一線圈產(chǎn)生等離子體；以及

設(shè)置在所述反應(yīng)室下方的第二線圈。

所述第二線圈位于所述卡盤邊緣表面或側(cè)面。

所述第二線圈位于所述反應(yīng)室下方底部表面。

所述第二線圈位于所述反應(yīng)室下方底部的內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁。

所述第二線圈為單匝或多匝。

所述第二線圈與第一線圈串聯(lián)或并聯(lián)。

所述系統(tǒng)還包括驅(qū)動(dòng)所述第二線圈的激勵(lì)源。

所述激勵(lì)源驅(qū)動(dòng)所述第二線圈的驅(qū)動(dòng)電流為500mA～5A。

所述驅(qū)動(dòng)電流為交流或直流電流。

所述所述線圈為赫姆霍茲線圈。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：