等离子腐蚀反应器制造技术

一种等离子腐蚀反应器，包括： 反应室； 第一电极； 第二电极； 所说第一电极是一个电浮置或接地的电极； 与所说第二电极相连的第一电源，其产生第一频率的功率；及 与所说第二电极相连的第二电源，其产生第二频率的功率。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改进的等离子腐蚀反应设备及方法。
技术介绍
一组新的新出现的膜(emerging film)正有益地用于如高密度DRAM等高密度半导体芯片的开发中。这些材料通过使存储器件的各结构的尺寸减小提供较高容量的器件。因此，需要提高选择性和外形控制。过去，人们使用作为慢物理处理的离子铣在半导体晶片上建立所要求外形。这种离子铣的缺点是在半导体晶片上形成的外形对离子铣束的角度敏感，所以不得不精确地定位离子铣束，以获得所要求的外形。然而，在实现这些外形时，出现了从所要求的外形的边缘立起的大遮盖物或肋条。因此，离子铣不适用于新出现的膜。用于新出现的膜的等离子腐蚀工艺较快，但这些工艺在某种程度上导致了不能接受的结构外形。因此，需要提供能够快速精确地处理用于最新半导体产品的新出现的膜的工艺。专利技术概述本专利技术针对一种等离子腐蚀反应器，它能够成功地处理用于高密度半导体器件的新出现的膜。本专利技术提供的等离子反应器具有反应室和接地的上电极，与高频电源和低频电源连接的下电极，定位于上下电极之间的外围或环形电极。所说的外围或环形电极的电位能够浮置。另外，环形电极可以接地。这种反应器可成功地处理用于高密度半导体产品的最新出现的膜。本专利技术再一目的是提供带有磁体的反应室，所说磁体用于产生高磁场，并由此产生足够密度的等离子体，用于成功地腐蚀最新出现的膜。本专利技术再一目的是具有受一种或更多的电源控制的等离子体的密度和腐蚀特性。从以下的说明书、权利要求书及附图中可以得到本专利技术的其它目的和优点。附图说明图1是本专利技术等离子腐蚀反应器的剖面图。图2是带有附加增强处理气引入喷嘴与图1类似的示图。图3a和3b分别是本专利技术喷嘴的优选实施例的端部和侧面剖面图。图4a-4d分别是本专利技术喷嘴的另一优选实施例的示意图、侧面剖面图、部分放大侧剖图和端部示图。图5a-5c分别是本专利技术喷嘴的再一优选实施例的侧剖图、部分放大的剖面图、端部示图。图6a-6c分别是本专利技术喷嘴的又一优选实施例的侧剖图、部分放大的剖面图、端部示图。图7是本专利技术实施例的与外围电极有关的磁体设置的透视图。图8所示是与图7的磁体有关联的本专利技术实施例的与上电极有关的磁体的设置的透视图。最佳实施例参考各附图，具体参考图1，该图是本专利技术等离子腐蚀反应器20的实施例的侧剖图。该反应器20是对美国专利4464223中所描绘和记载的反应器的改进和提高，在此引入该专利作为参考。反应器20包括由接地的上电极24、侧壁外围电极26和下电极28界定的反应室22。侧壁外围电极26接地或具有浮置电位，工作时可以利用等离子体充电。在优选实施例中，下电极28与电源30连接，电源30给下电极28提供频率最好是13.56MHz(或其数倍)和功率最好是900W且电压最好是1200V的功率。在优选实施例中，高频电源可以工作于10W至高达2000W。应理解，这是一种高频电源(最好在射频范围)，且频率最好可以在2MHz-40MHz范围且高达约900MHz。最好还可以在100W-3000W的范围和电压为200-5000V的条件下供电。另外第二电源32与下电极28连接。第二电源32最好工作在450MHz，最好在100W和300V的电压下供电。这是一种低频电源。应理解，这种电源(最好在射频范围)可以工作在约100KHz至约950KHZ(最好为1MHz以下)，功率为10W-2000W，电压为10V-5000V。与下电极28连接的还有DC电源34。高频电源控制离子流，而低频电源独立地控制离子能量。控制电源且主要是控制高频电源，可有利地控制腐蚀等离子体的密度，从而提供优秀的腐蚀特性。另外，反应器20设计成可以提供增强的等离子体密度范围，并且可以通过控制电源从该范围内选择最佳等离子体密度。有关接地的上电极24是一种中心喷嘴36，其作用是向反应室22中喷入指向半导体晶片48的处理气体射流。如以下将更具体讨论的，来自喷嘴36的处理气射流能够有效地到达半导体晶片48的表面，在半导体晶片48的整个表面上提供新鲜且均匀分布的处理气。在接地的上电极24和喷嘴36正上方的是排气管38，用于从反应室22排放所消耗的气体。应理解，为了从反应室22抽空气体物质，给排气管38安装一泵(未示出)。如图1所示，在上电极24和喷嘴36正下方的是伸出的外围挡板40。挡板40由绝缘材料构成，如以下所述，其伸到喷嘴36和等离子体腐蚀反应器20的外壳44之间的排气通道42中。伸出的挡板40确保了来自喷嘴36和反应室22中的固态源50的各种气体能很好地混合。位于伸出的挡板40正下方且在该实施例中引入到侧壁外围电极26中的是一个磁体或多个磁体46。另外最好在上电极24中引入一个磁体或多个磁体47。如以下将讨论的，这些磁体46和47中的一种或两种限定了绕反应室22且与其相符的磁限制室。该磁限制室确保了反应室中带电的离子不会从中泄漏，并且带电的离子集中在半导体晶片48周围。这种磁限制室禁止带电离子聚集在反应室22的壁上。侧壁外围固态源50覆盖侧壁外围电极26和磁体46。在不给环形电极26供电时，该优选实施例中不需要这种固态源50。然而，如果除上述电源外，给固态源50提供高频电源，则该固态源50将提供气体形式的新型源，这种源可以通过例如射频激发的离子的轰击进行溅射，所说离子将来自固态源50的气体物质的原子撞击或冲刷(erode)到反应室22中。来自固态源表面的气体物质的冲刷会受电源脉冲的影响。关于另一优点，在固态源的表面部分冲刷时，不会因气体物质的结合而在冲刷表面上形成颗粒。所以避免了在固态源的冲刷部分上形成这种颗粒污染。以下讨论各种固态源50。晶片夹盘52位于固态源50正下方，用于相对于反应室22定位半导体晶片48。晶片夹53固定晶片夹盘52上的晶片48。该实施例中，晶片夹盘52及下电极28可以垂直向下移动，以便插入和取出晶片48。该实施例中，如果需要，可以利用冷却水歧管54冷却侧壁外围电极26和磁体46。还应理解，如果需要，还可以利用热水歧管56加热固态源50。加热固态源50特别是其暴露的前表面的其它方法有电阻加热、感应加热、及由灯和其它光子源提供的辐射热能。伸出的挡板40及磁体的结构，以及来自喷嘴的处理气体射流和从固态源冲刷出的气体物质(如果电源与外围环形电极26连接的话)在半导体晶片的表面附近提供了高密度等离子体。这种结构极大地提高了可以在反应室22内获得的密度范围。现有装置不可能有上述工作范围。应理解，一个以上的上述特征可用于扩大等离子体密度范围，并由此改进腐蚀工艺，它们属于本专利技术的精神范畴和本专利技术的范围。反应器20的另一实施例如图2所示，其中与上述类似的元件用类似的数字表示。图2中，改变了喷嘴36，以便提高反应室22中的气体物质的混合均匀性。如图2所示，喷嘴36包括可以在数个方向引导处理气射流的歧管70。歧管70具有水平且平行于上电极24引导处理气射流的水平开口72和74。开口76引导垂直向下到晶片48上的气体射流。开口78和80以偏离水平方向的方向主要是向着晶片48的外围引导处理气射流，以确保处理气的均匀分布和/或气体物质的很好混合。该实施例中，歧管70的各开口与伸出的挡板40结合可以确保(1)从固态源50溅射或冲刷的气体物质(如果电源与外围环形电极26连接)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·P·德奥尼拉斯，艾尔弗德·科弗，罗伯特·C·韦尔，
申请(专利权)人：泰格尔公司，
类型：发明
国别省市：