[發明專利]使用離子束的半導體裝置

無效

• 申請號: 200810168645.0
• 申請日: 2008-01-08
• 公開（公告）號: CN101365290A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 黃盛煜;李英姬;申哲浩;李振碩
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;H01L21/00;H01J37/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

這里公開的示范性實施例涉及用于制造半導體器件的半導體裝置，例如，用于制造半導體器件的使用離子束的半導體裝置。

背景技術

半導體裝置可用于各種半導體制造工藝。例如，半導體裝置可用于材料層或襯底蝕刻、氧化、氮化、摻雜劑離子注入或表面處理。

通常，使用離子束的半導體裝置包括第一和第二格柵(grid)以及其中可產生等離子體的腔。第一格柵可相對靠近等離子體，第二格柵可相對遠離等離子體。例如，第二格柵可靠近待處理的半導體襯底。相對高的正電勢可施加到第一格柵，地電勢可施加到第二格柵。由于第一和第二格柵之間的電勢差，由腔中的正等離子體形成的離子束會從第一格柵通過第二格柵運行到半導體襯底。

然而，這樣的半導體裝置具有局限性。例如，因為地電勢通常施加到腔壁，腔內的等離子體的電勢會通過施加到第一格柵的高的正電勢而增大。因此，由于例如腔壁和第一格柵之間的電勢差的變化，等離子體會變得不穩定。結果，濺射會通過等離子體的離子而發生在腔壁上，或者會發生離子束的波動或撓曲，導致半導體器件的制造有缺陷。此外，因為半導體裝置會需要精度調節來解決這樣的局限性，所以工藝窗(process?window)減小。

發明內容

示范性實施例提供一種使用離子束同時保持等離子體穩定的半導體裝置。示范性實施例還提供一種能夠誘發具有足夠能量水平的離子束同時保持等離子體穩定的半導體裝置。

示范性實施例提供一種半導體裝置，包括：等離子體腔，包括可向其施加參考電壓的壁部分和其中可產生等離子體的內部空間；以及多個格柵，鄰近該等離子體腔且從等離子體誘發離子束。每個格柵可包括離子束可從其穿過的多個誘發孔。具有與參考電壓相同電勢電平的電壓可施加到多個格柵中最靠近等離子體的第一格柵，具有與參考電壓不同電勢電平的電壓可施加到多個格柵中最遠離等離子體的最后格柵。

因為施加到第一格柵的電壓可具有與參考電壓相同的電勢電平，所以等離子體的穩定性不會受第一格柵和等離子體腔的壁部分之間的電勢差的影響。此外，因為施加到最后格柵的電壓可具有與參考電壓不同的電勢電平，所以與第一和最后格柵之間的電勢電平差相應的能量可提供給離子束。

在示范性實施例中，離子束可以是正離子束。施加到最后格柵的電壓可具有比參考電壓低的電勢電平。所述多個格柵可包括至少一個布置在第一和最后格柵之間作為通量調整格柵的格柵。具有比參考電壓低的電勢電平的電壓可施加到通量調整格柵。施加到通量調整格柵的電壓可具有比施加到最后格柵的電壓低的電勢電平。

在另一示范性實施例中，離子束可以是負離子束。施加到最后格柵的電壓可具有比參考電壓高的電勢電平。該多個格柵可包括至少一個在第一和最后格柵之間作為通量調整格柵的格柵。具有比參考電壓高的電勢電平的電壓可施加到通量調整格柵。施加到通量調整格柵的電壓可具有比施加到最后格柵的電壓高的電勢電平。

在又一示范性實施例中，半導體裝置還可包括用于將離子束轉化為中性束的中性化單元。該多個格柵可設置在等離子體腔和中性化單元之間。具有與施加到最后格柵的電壓相同電勢電平的電壓可施加到中性化單元。中性化單元可包括與離子束成角度定位的多個反射板。供選地，中性化單元可包括板，可穿過其形成多個穿孔。離子束在通過穿孔時可轉化為中性束。中性化單元的穿孔可對準格柵的誘發孔。穿孔可具有比誘發孔大的高寬比。

在又一示范性實施例中，等離子體腔的壁部分可包括外壁和內壁，外壁可由導電材料形成，內壁可在外壁上且可由介電材料形成。內壁可毗鄰等離子體腔的內部空間，參考電壓可施加到外壁。在再一示范性實施例中，參考電壓可具有地電勢電平。

附圖說明

包括附圖以提供對示范性實施例的進一步理解，附圖并入本說明書中且構成本說明書的一部分。附圖示出半導體裝置的示范性實施例，且與文字描述一起用來說明示范性實施例的原理。圖中：

圖1是根據示范性實施例的半導體裝置的示意圖；

圖2是示出圖1的A部分的放大圖；

圖3是曲線圖，示出在離子束的離子是正離子的情況下提供給等離子體腔、中性化單元(neutralizing?unit)和格柵的電壓；

圖4是曲線圖，示出在離子束的離子是負離子的情況下提供給等離子體腔、中性化單元和格柵的電壓；以及

圖5是根據示范性實施例的半導體裝置的示意圖。