工件处理方法、工件处理设备及半导体器件技术

本公开提供了一种工件处理方法、工件处理设备及半导体器件，涉及半导体制造技术领域。工件处理方法包括：将目标工件置于腔室中的支撑件上，目标工件上形成有氧化硅层；使用包含有氮气的工艺气体生成一种或多种等离子体，以得到第一混合物；第一混合物包含带电粒子和自由基；在氮化反应的过程中，利用腔室中的导电栅格结构对第一混合物进行过滤，以去除第一混合物中至少部分带电粒子，得到第二混合物；导电栅格结构位于目标工件远离支撑件的一侧；将目标工件暴露于第二混合物中，以在氧化硅层的至少部分区域上形成氮化硅层，以提升目标工件的稳定性，使得包括该目标工件的半导体器件能够满足高稳定性的应用需求。够满足高稳定性的应用需求。够满足高稳定性的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
工件处理方法、工件处理设备及半导体器件


[0001]本公开涉及半导体制造
，尤其涉及一种工件处理方法、工件处理设备及半导体器件。

技术介绍

[0002]在半导体器件的制造过程中，通常需要在其表面形成钝化层，以避免半导体器件的物理性能受到外环境的影响，从而在一定程度上提高半导体器件的稳定性。然而，在面对高稳定性应用需求的情况下，现有半导体器件的稳定性依旧无法满足。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种工件处理方法、工件处理设备及半导体器件。
[0004]根据本公开的第一方面，提供了一种工件处理方法，包括：
[0005]将目标工件置于腔室中的支撑件上，目标工件上形成有氧化硅层；
[0006]使用包含有氮气的工艺气体生成一种或多种等离子体，以得到第一混合物；第一混合物包含带电粒子和自由基；
[0007]在氮化反应的过程中，利用腔室中的导电栅格结构对第一混合物进行过滤，以去除第一混合物中至少部分带电粒子，得到第二混合物；导电栅格结构位于目标工件远离支撑件的一侧；
[0008]将目标工件暴露于第二混合物中，以在氧化硅层的至少部分区域上形成氮化硅层。
[0009]在一些可选的实施方式中，在氮化反应的过程中，利用腔室中的导电栅格结构对第一混合物进行过滤，包括：
[0010]在氮化反应的过程中，利用导电栅格结构的栅格表面，对第一混合物中的第一部分进行过滤；第一部分为第一混合物中与栅格表面发生碰撞的部分带电粒子；
[0011]以及，利用导电栅格结构上开设的过滤孔的侧壁，对第一混合物中的第二部分进行过滤；第二部分为第一混合物中进入过滤孔，并与过滤孔的侧壁发生碰撞的至少部分带电粒子。
[0012]在一些可选的实施方式中，还包括：
[0013]调节第一混合物的流速，以使第一混合物至少在过滤孔中从第一流速提升至第二流速。
[0014]在一些可选的实施方式中，在氮化反应完成之后，形成的氧化硅层的掺氮浓度为第一浓度，第一浓度小于第二浓度，第二浓度为在氮化反应的过程中，腔室中未设置导电栅格结构的情况下，在氮化反应完成之后，形成的氮化硅层的掺氮浓度。
[0015]在一些可选的实施方式中，还包括：
[0016]在导电栅格结构从第一结构特征调整至第二结构特征的情况下，第一浓度从第一值降低至第二值；第一结构特征所对应第一过滤程度小于第二结构特征所对应的第二过滤
程度。
[0017]在一些可选的实施方式中，第一浓度为约0.5E15原子每平方厘米至约5E15原子每平方厘米。
[0018]在一些可选的实施方式中，导电栅格结构包括至少两个导电栅格板，至少两个导电栅格板中相邻的导电栅格板之间存在间隔、且相邻的导电栅格板上开设的过滤孔错位排列。
[0019]在一些可选的实施方式中，导电栅格结构上开设的过滤孔的孔轴线为曲线；
[0020]或，孔轴线为直线、且相对于导电栅格结构的厚度方向呈倾斜状态。
[0021]在一些可选的实施方式中，导电栅格结构上开设的过滤孔中设置有非密闭性阻挡件。
[0022]在一些可选的实施方式中，非密闭性阻挡件包括金属网；
[0023]或，非密闭性阻挡件包括未完全覆盖过滤孔的至少两个金属阻挡件，至少两个金属阻挡件中相邻的金属阻挡件之间存在间隔、且相邻的金属阻挡件错位设置。
[0024]在一些可选的实施方式中，导电栅格结构的属性参数包括以下一个或多个：
[0025]材料：铝；
[0026]厚度：约3毫米～约4毫米；
[0027]过滤孔的侧壁粗糙度：小于或等于0.02微米。
[0028]在一些可选的实施方式中，工艺气体还包括惰性气体。
[0029]在一些可选的实施方式中，惰性气体包括氩气和/或氦气。
[0030]在一些可选的实施方式中，工艺气体中各组分的体积比为：
[0031]氮气：约65％～约70％；
[0032]惰性气体：约30％～约35％。
[0033]在一些可选的实施方式中，腔室的处理参数包括以下一个或多个：
[0034]压力：约600毫托～约3000毫托；
[0035]射频源功率：约600瓦～约2500瓦；
[0036]温度：约24摄氏度～约400摄氏度；
[0037]工艺气体的气体流量：约5000标准立方厘米每分钟～约20000标准立方厘米每分钟。
[0038]根据本公开的第二方面，提供了一种工件处理设备，包括：
[0039]等离子体腔室，用于接收工艺气体；
[0040]处理腔室，设置有用于支撑目标工件的支撑件，目标工件上形成有氧化硅层；
[0041]感应元件，用于诱导在等离子体腔室中产生等离子体；
[0042]偏置源，用于向感应元件提供射频电源；
[0043]控制器，用于控制偏置源和感应元件，以实施工件处理工艺，工件处理工艺包括以下操作：
[0044]通过控制偏置源，向感应元件提供射频能量，以使用包含有氮气的工艺气体生成一种或多种等离子体，以得到第一混合物；第一混合物包含带电粒子和自由基；
[0045]在氮化反应的过程中，利用导电栅格结构对第一混合物进行过滤，以去除第一混合物中至少部分带电粒子，得到第二混合物；导电栅格结构设置于等离子腔室或处理腔室
中、且位于目标工件远离支撑件的一侧；
[0046]将目标工件暴露于第二混合物中，以在氧化硅层的至少部分区域上形成氮化硅层。
[0047]在一些可选的实施方式中，等离子体腔室和处理腔室为同一腔室。
[0048]在一些可选的实施方式中，工件处理工艺具体包括：
[0049]在氮化反应的过程中，利用导电栅格结构的栅格表面，对第一混合物中的第一部分进行过滤；第一部分为第一混合物中与栅格表面发生碰撞的部分带电粒子；
[0050]以及，利用导电栅格结构上开设的过滤孔的侧壁，对第一混合物中的第二部分进行过滤；第二部分为第一混合物中进入过滤孔，并与过滤孔的侧壁发生碰撞的至少部分带电粒子。
[0051]在一些可选的实施方式中，还包括引流装置，引流装置包括抽气泵，以及设置于抽气泵上的抽气管道，抽气管道与处理腔室连通、且连通孔位于导电栅格板靠近目标工件的一侧；
[0052]引流装置用于：
[0053]调节第一混合物的流速，以使第一混合物至少在过滤孔中从第一流速提升至第二流速。
[0054]在一些可选的实施方式中，在氮化反应完成之后，形成的氧化硅层的掺氮浓度为第一浓度，第一浓度小于第二浓度，第二浓度为在氮化反应的过程中，等离子腔室或处理腔室中均未设置导电栅格结构的情况下，，在氮化反应完成之后，形成的氮化硅层的掺氮浓度。
[0055]在一些可选的实施方式中，工件处理工艺还包括：
[0056]在导电栅格结构从第一结构特征调整至第二结构特征的情况下，第一浓度从第一值降低至第二值；第一结构特征所对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工件处理方法，其特征在于，包括：将目标工件置于腔室中的支撑件上，所述目标工件上形成有氧化硅层；使用包含有氮气的工艺气体生成一种或多种等离子体，以得到第一混合物；所述第一混合物包含带电粒子和自由基；在氮化反应的过程中，利用腔室中的导电栅格结构对所述第一混合物进行过滤，以去除所述第一混合物中至少部分带电粒子，得到第二混合物；所述导电栅格结构位于所述目标工件远离所述支撑件的一侧；将所述目标工件暴露于所述第二混合物中，以在所述氧化硅层的至少部分区域上形成氮化硅层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在氮化反应的过程中，利用腔室中的导电栅格结构对所述第一混合物进行过滤，包括：在氮化反应的过程中，利用所述导电栅格结构的栅格表面，对所述第一混合物中的第一部分进行过滤；所述第一部分为所述第一混合物中与所述栅格表面发生碰撞的部分带电粒子；以及，利用所述导电栅格结构上开设的过滤孔的侧壁，对所述第一混合物中的第二部分进行过滤；所述第二部分为所述第一混合物中进入所述过滤孔，并与所述过滤孔的侧壁发生碰撞的至少部分带电粒子。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：调节所述第一混合物的流速，以使所述第一混合物至少在所述过滤孔中从第一流速提升至第二流速。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述氮化反应完成之后，形成的所述氧化硅层的掺氮浓度为第一浓度，所述第一浓度小于第二浓度，所述第二浓度为在氮化反应的过程中，所述腔室中未设置所述导电栅格结构的情况下，在氮化反应完成之后，形成的氮化硅层的掺氮浓度。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在所述导电栅格结构从第一结构特征调整至第二结构特征的情况下，所述第一浓度从第一值降低至第二值；所述第一结构特征所对应第一过滤程度小于所述第二结构特征所对应的第二过滤程度。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述第一浓度为约0.5E15原子每平方厘米至约5E15原子每平方厘米。7.根据权利要求2～5中任一项所述的方法，其中，所述导电栅格结构包括至少两个导电栅格板，所述至少两个导电栅格板中相邻的导电栅格板之间存在间隔、且相邻的导电栅格板上开设的过滤孔错位排列。8.根据权利要求2～5中任一项所述的方法，其中，所述导电栅格结构上开设的过滤孔的孔轴线为曲线；或，所述孔轴线为直线、且相对于所述导电栅格结构的厚度方向呈倾斜状态。9.根据权利要求2～5中任一项所述的方法，其中，所述导电栅格结构上开设的过滤孔中设置有非密闭性阻挡件。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述非密闭性阻挡件包括金属网；
或，所述非密闭性阻挡件包括未完全覆盖所述过滤孔的至少两个金属阻挡件，所述至少两个金属阻挡件中相邻的金属阻挡件之间存在间隔、且相邻的金属阻挡件错位设置。11.根据权利要求2所述的方法，其中，所述导电栅格结构的属性参数包括以下一个或多个：材料：铝；厚度：约3毫米～约4毫米；所述过滤孔的侧壁粗糙度：小于或等于0.02微米。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工艺气体还包括惰性气体。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述惰性气体包括氩气和/或氦气。14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述工艺气体中各组分的体积比为：所述氮气：约65％～约70％；所述惰性气体：约30％～约35％。15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述腔室的处理参数包括以下一个或多个：压力：约600毫托～约3000毫托；射频源功率：约600瓦～约2500瓦；温度：约24摄氏度～约400摄氏度；所述工艺气体的气体流量：约5000标准立方厘米每分钟～约20000标准立方厘米每分钟。16.一种工件处理设备，其特征在于，包括：等离子体腔室，用于接收工艺气体；处理腔室，设置有用于支撑目标工件的支撑件，所述目标工件上形成有氧化硅层；感应元件，用于诱导在所述等离子体腔室中产生等离子体；偏置源，用于向所述感应元件提供射频电源；控制器，用于控制所述偏置源和所述感应元件，以实施工件处理工艺，所述工件处理工艺包括以下操作：通过控制所述偏置源，向所述感应元件提供射频能量，以使用包含有氮气的工艺气体生成一种或多种等离子体，以得...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛孟阳，姜伟鹏，刘韬，王文岩，余飞，
申请(专利权)人：北京屹唐半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：