[發明專利]使用電不對稱效應控制等離子體處理空間的系統和方法

有效

• 申請號: 201710324620.4
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107452616B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 道格拉斯·凱爾;伊斯達克·卡里姆;亞思萬斯·蘭吉內尼;阿德里安·拉瓦伊;崎山幸則;愛德華·奧古斯蒂尼克;卡爾·利澤;季春海
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/316
• 分類號: H01L21/316;H01L21/318;H01L21/67
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;邱曉敏

本發明涉及使用電不對稱效應控制等離子體處理空間的系統和方法。公開了用于在晶片上啟用等離子體的膜沉積的系統和方法，其中使用多個頻率的射頻信號產生等離子體并且其中控制在多個頻率的射頻信號之間的相位角關系。在該系統中，提供了基座以支撐晶片。等離子體產生區域形成在所述基座上方。電極鄰近所述等離子體產生區域設置，以使得射頻信號能傳輸到所述等離子體產生區域中。射頻電源向所述電極提供不同頻率的多個射頻信號。所述不同頻率中的最低頻率是基本頻率，并且所述不同頻率中的大于所述基本頻率的每個頻率是所述基本頻率的偶次諧波。所述射頻電源對所述多個射頻信號中的每一個之間的相位角關系提供可變控制。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造。

背景技術

許多現代半導體芯片制造工藝包括產生等離子體，來自等離子體的離子和/或自由基成分用于直接或間接影響暴露于等離子體的晶片表面上的變化。例如，各種基于等離子體的工藝可用于從晶片表面蝕刻材料，將材料沉積到晶片表面上，或修改已存在于晶片表面上的材料。通常通過向受控環境中的工藝氣體施加射頻(RF)功率，使得工藝氣體被激發并轉變成期望的等離子體來產生等離子體。等離子體的特性受許多工藝參數影響，所述工藝參數包括但不限于工藝氣體的材料組成、工藝氣體的流速、等離子體產生區域和周圍結構的幾何特征、等離子體產生區域內的壓強、工藝氣體和周圍材料的溫度、施加的RF功率的頻率和幅值、以及施加的將等離子體的帶電成分朝向晶片吸引的偏置等。

然而，在一些等離子體工藝中，上述工藝參數可能不能提供對所有等離子體特性和行為的充分控制。具體地，在一些等離子體工藝中，在等離子體內可能發生稱為“等離子體團(plasmoid)”的不穩定性，其中所述等離子體團的特征在于由較大體積的正常密度等離子體包圍的小區域的較大密度等離子體。等離子體團的形成可導致晶片上的處理結果的不均勻性。因此，在沒有不利影響等離子體處理的執行的情況下，減輕和/或控制等離子體處理中等離子體團的形成是有意義的。正是在這種背景下產生了本發明。

發明內容

在一示例性實施方式中，公開了一種用于執行等離子體處理以在晶片上沉積膜的方法。所述方法包括將所述晶片定位在基座的暴露于等離子體產生區域的頂表面上。所述方法還包括向所述等離子體產生區域提供工藝氣體組合物。所述工藝氣體組合物包括氧氣和至少一種轟擊氣體。所述方法還包括產生至少兩種不同頻率的射頻信號，其中所述至少兩種不同頻率中的最低頻率是基本頻率，并且其中具有大于所述基本頻率的頻率的每個射頻信號與所述基本頻率的射頻信號處于偶次諧波關系，并且其中具有大于所述基本頻率的頻率的每個射頻信號與所述基本頻率的所述射頻信號處于固定的相位關系。所述方法還包括將所產生的所述射頻信號提供給電極以傳輸到所述等離子體產生區域內，使得所述射頻信號在所述等離子體產生區域內將所述工藝氣體組合物轉變成等離子體，其中所述等離子體導致所述膜在所述晶片上沉積。所述方法還包括調整所述至少兩種不同頻率中的每一種的射頻信號之間的相位角關系，以控制沉積在所述晶片上的所述膜的參數。