[發(fā)明專利]等離子體刻蝕裝置及其邊緣環(huán)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011428640.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN112652515B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鵬;王星;劉高山;熊紫超;黃海輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32;H01L21/67
• 代理公司: 北京漢之知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本發(fā)明提供一種等離子體刻蝕裝置及其邊緣環(huán)，邊緣環(huán)采用復(fù)合材料，復(fù)合材料包括第一材料及位于第一材料中的第二材料，以通過第二材料減少邊緣環(huán)表面積累的電荷量；本發(fā)明通過寬禁帶復(fù)合材料，可提高電荷遷移速率，減少邊緣環(huán)表面積累的電荷量；通過高導(dǎo)電率復(fù)合材料，可及時(shí)引流電荷，以降低靜電吸附作用力，減弱邊緣環(huán)表面吸附作用，減少邊緣環(huán)表面積累的電荷量；通過P型復(fù)合材料或N型復(fù)合材料，可在外電場(chǎng)的作用下，使得邊緣環(huán)表面的電荷與副產(chǎn)物之間形成同種電荷的排斥，以減少邊緣環(huán)表面積累的電荷量；及時(shí)排出的副產(chǎn)物可減少清洗反應(yīng)腔的頻率，提高產(chǎn)能；降低刻蝕工藝中產(chǎn)生的缺陷，提升良率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種等離子體刻蝕裝置及其邊緣環(huán)。

背景技術(shù)

刻蝕(etching)是將材料使用化學(xué)反應(yīng)或物理撞擊作用而移除的技術(shù)，通常刻蝕技術(shù)可以分為濕法刻蝕(wet?etching)和干法刻蝕(dry?etching)兩類，它是半導(dǎo)體制造工藝、微電子制造工藝以及微納米級(jí)制造工藝中的重要步驟，是與光刻相聯(lián)系的圖形化(pattern)處理的主要工藝。

等離子刻蝕，是干法刻蝕中最常見的一種形式，其原理是：將暴露在電子區(qū)域的氣體形成等離子體，等離子體通過電場(chǎng)加速時(shí)，會(huì)釋放足夠的能量，促使等離子體與材料表面發(fā)生反應(yīng)，對(duì)材料進(jìn)行刻蝕。目前，在半導(dǎo)體行業(yè)中，干法刻蝕中的等離子刻蝕由于可以使電路圖形變得更加精細(xì)，因此得到越來越廣泛的使用。

在刻蝕過程中，通常是一邊通入刻蝕氣體，一邊進(jìn)行抽氣，以排除反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物。因此，位于晶圓邊緣區(qū)域的刻蝕氣體比位于晶圓中心區(qū)域的刻蝕氣體被較早抽走，造成晶圓邊緣區(qū)域與晶圓中心區(qū)域的刻蝕氣體分布不均勻，造成晶圓表面刻蝕不均勻，影響后續(xù)制備的晶圓質(zhì)量。

目前，為解決晶圓邊緣效應(yīng)，減小晶圓邊緣區(qū)域與晶圓中心區(qū)域的工藝關(guān)鍵指標(biāo)差異性，實(shí)際應(yīng)用中，通常通過引入具有一定高度的邊緣環(huán)(edge?ring)，該邊緣環(huán)有效地調(diào)節(jié)了晶圓邊緣等離子體的濃度及入射角，可有效地改善諸如傾斜(tilting)、特征尺寸均勻性(CD?uniformity)等指標(biāo)，并進(jìn)一步減輕了諸如孔與孔、溝槽與溝槽的合并(merge)風(fēng)險(xiǎn)，降低漏電概率。

然而，在刻蝕過程中，由于邊緣環(huán)與晶圓邊緣靠近，實(shí)際應(yīng)用中也存在副作用，例如邊緣環(huán)易吸附刻蝕過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物，隨著時(shí)間的推移，副產(chǎn)物不斷聚集形成較大的顆粒，當(dāng)偏壓電源(bias?power)較低時(shí)，易對(duì)圖形化造成損傷，形成缺陷，當(dāng)偏壓電源較高時(shí)(如400KHz)，易產(chǎn)生異常的微弧放電(micro?arcing)，對(duì)晶圓造成不可修復(fù)的損傷，使得晶圓成品率下降，且不能及時(shí)排出的副產(chǎn)物還會(huì)增加清洗反應(yīng)腔(chamber)的頻率，降低產(chǎn)能。

因此，提供一種等離子體刻蝕裝置及其邊緣環(huán)，實(shí)屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體刻蝕裝置及其邊緣環(huán)，用于解決現(xiàn)有等離子體刻蝕裝置中，由于邊緣環(huán)對(duì)刻蝕副產(chǎn)物的吸附作用所造成的上述一系列問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于等離子體刻蝕裝置的邊緣環(huán)，所述邊緣環(huán)采用復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括第一材料及位于所述第一材料中的第二材料，以通過所述第二材料減少所述邊緣環(huán)表面積累的電荷量。

可選地，所述復(fù)合材料包括寬禁帶復(fù)合材料，所述寬禁帶復(fù)合材料包括硅基碳化硅復(fù)合材料、硅基氮化鎵復(fù)合材料及硅基氮化鋁復(fù)合材料中的一種。

可選地，所述第一材料構(gòu)成第一材料層，所述第二材料構(gòu)成第二材料層，在所述邊緣環(huán)中，所述第一材料層與所述第二材料層交替疊置，且所述第一材料層與所述第二材料層的設(shè)置方式包括沿橫向交替疊置及沿縱向交替疊置中的一種或組合。