【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种上电极组件和一种包括该上电极组件的半导体工艺腔室。
技术介绍
1、物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)技术因其工艺稳定、技术灵活、适合大规模生产等特点，在集成电路(integratedcircuit，ic)制造领域得到了广泛的应用。随着集成电路晶体管向更小尺寸演进，集成电路器件中出现越来越多具有更高深宽比(aspectratio，ar)的结构，传统物理气相沉积技术因为其粒子运动角度的随机性，大部分粒子难以到达这些高深宽比(ar>5)结构的底部，难以满足先进制程中对高深宽比孔隙填充的要求，因此，提高粒子运动的方向性成为pvd技术发展的趋势。
2、提高pvd工艺中粒子运动的方向性主要有以下几种技术，一是提高粒子的离化率，使更多的粒子成为带电离子从而能够利用电场来控制它们的运动方向；二是在基座上加偏置电场，可以吸引带电离子垂直地向晶圆运动；三是增加靶材和晶圆之间的距离，目的是增加垂直落到晶圆表面的粒子的比例。提高粒子的离化率是提高pvd工艺中粒子运动方向性最重要的技术，可以使用的方法包括使用功率密度更强的磁控管、采用高工艺气压、采用高频率射频(radio frequency，rf)溅射技术。目前先进制程中的pvd工艺即是采用rf溅射技术，rf频率普遍使用高频(例如13.56mhz、40.68mhz、60.36mhz等)，从而大大提高了粒子的离化率，使pvd技术填充高深宽比孔隙结构成为现实。
3、然而，高频射频技术也带来
4、因此，如何提高射频能量的馈入效率，成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种上电极组件和一种包括该上电极组件的半导体工艺腔室，该上电极组件能够提高射频能量的馈入效率。
2、为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供一种上电极组件，包括射频馈入柱、靶材背板、多个功率扩散件和多个升阻模块，所述靶材背板的底部用于固定靶材，所述射频馈入柱的顶端用于与上电源组件连接，多个所述功率扩散件的第一端与所述射频馈入柱的底端电连接，多个所述功率扩散件的第二端沿所述靶材背板的径向向外延伸，多个所述升阻模块一一对应地连接在多个所述功率扩散件的第二端与所述靶材背板的顶部之间，且所述升阻模块连接在所述功率扩散件与所述靶材背板之间的负载可调。
3、可选地，所述升阻模块包括运算单元、驱动单元和拓扑结构，所述拓扑结构的输入端与所述功率扩散件的第二端电连接，所述拓扑结构的输出端与所述靶材背板电连接，所述运算单元用于根据目标效率控制所述驱动单元调节所述拓扑结构的负载。
4、可选地，所述运算单元具体用于根据所述靶材和所述靶材下方的等离子体的负载和、所述上电源组件的射频功率、所述目标效率以及所述功率扩散件的内阻，确定对应的流经所述功率扩散件的目标电流，根据所述射频功率和所述目标电流确定所述上电极组件、所述靶材和所述靶材下方的等离子体的目标负载实部，并根据所述目标负载实部控制所述驱动单元调节所述拓扑结构的负载。
5、可选地，所述根据所述靶材和所述靶材下方的等离子体的负载和、所述上电源组件的射频功率、所述目标效率以及所述功率扩散件的内阻，确定对应的流经所述功率扩散件的目标电流，具体为：
6、基于公式i＝sqrt(p/η*(1-η)/r1)确定所述目标电流，其中，i为所述目标电流，p为所述射频功率，η为所述目标效率，r1为所述功率扩散件的内阻；
7、所述根据所述射频功率和所述目标电流确定所述上电极组件、所述靶材和所述靶材下方的等离子体的目标负载实部，具体为：
8、基于公式rup＝p/i/i确定所述目标负载实部，其中，rup为所述目标负载实部；
9、所述根据所述目标负载实部控制所述驱动单元调节所述拓扑结构的负载，具体为根据所述目标负载实部以及所述等离子体的负载和，控制所述驱动单元调节所述拓扑结构的负载的实部，以使所述上电极组件、所述靶材和所述靶材下方的等离子体的总负载达到所述目标负载实部。
10、可选地，所述升阻模块还包括输入阻抗传感器和输出阻抗传感器，所述输入阻抗传感器连接在所述运算单元与所述拓扑结构的输入端之间，所述输入阻抗传感器连接在所述运算单元与所述拓扑结构的输出端之间，所述运算单元用于通过所述输入阻抗传感器和所述输出阻抗传感器确定所述负载和。
11、可选地，所述拓扑结构包括可调电容和可调电感，所述可调电容的第一端与所述拓扑结构的输入端电连接，所述可调电容的第二端接地，所述可调电感的第一端与所述拓扑结构的输入端电连接，所述可调电感的第二端与所述拓扑结构的输出端电连接；
12、所述驱动单元包括电容调节部和电感调节部，所述运算单元用于根据所述目标效率控制所述电容调节部调节所述可调电容的电容值，并控制所述电感调节部调节所述可调电感的电感值。
13、可选地，所述拓扑结构还包括支路电感，所述可调电容的第二端通过所述支路电感接地。
14、可选地，所述拓扑结构包括可调电容和可调电阻，所述可调电容的第一端与所述拓扑结构的输入端电连接，所述可调电容的第二端接地，所述可调电阻的第一端与所述拓扑结构的输入端电连接，所述可调电阻的第二端与所述拓扑结构的输出端电连接；
15、所述驱动单元包括电容调节部和电阻调节部，所述运算单元用于根据所述目标效率控制所述电容调节部调节所述可调电容的电容值，并控制所述电阻调节部调节所述可调电阻的电阻值。
16、可选地，所述可调电阻为阻值可调的电缆。
17、作为本专利技术的第二个方面，提供一种半导体工艺腔室，包括腔体、上电源组件和前面所述的上电极组件，所述上电极组件设置在所述腔体的顶部，所述上电源组件用于通过所述上电极组件向所述腔体中提供射频功率，以在所述腔体中产生等离子体。
18、可选地，所述半导体工艺腔室还包括承载盘，所述承载盘设置在所述腔体中，且用于承载晶圆。
19、在本专利技术提供的上电极组件和半导体工艺腔室中，功率扩散件与靶材背板之间连接有升阻模块，且升阻模块连接在功率扩散件与靶材背板之间的负载可调，从而可以通过增大上电极组件内阻的方式，增大上电极组件、靶材和靶材下方的等离子体的总负载(功率不变负载越大则电流越小)，实现减小流经上电极组件的射频电流，进而降低上电极组件寄生电阻带来的功率损耗，提高射频能量的馈入效率以及射频能量馈入的均匀性，保证半导体工艺效果，并提高半导体工艺腔室的安全性。
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1.一种上电极组件，其特征在于，包括射频馈入柱、靶材背板、多个功率扩散件和多个升阻模块，所述靶材背板的底部用于固定靶材，所述射频馈入柱的顶端用于与上电源组件连接，多个所述功率扩散件的第一端与所述射频馈入柱的底端电连接，多个所述功率扩散件的第二端沿所述靶材背板的径向向外延伸，多个所述升阻模块一一对应地连接在多个所述功率扩散件的第二端与所述靶材背板的顶部之间，且所述升阻模块连接在所述功率扩散件与所述靶材背板之间的负载可调。
2.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述升阻模块包括运算单元、驱动单元和拓扑结构，所述拓扑结构的输入端与所述功率扩散件的第二端电连接，所述拓扑结构的输出端与所述靶材背板电连接，所述运算单元用于根据目标效率控制所述驱动单元调节所述拓扑结构的负载。
3.根据权利要求2所述的上电极组件，其特征在于，所述运算单元具体用于根据所述靶材和所述靶材下方的等离子体的负载和、所述上电源组件的射频功率、所述目标效率以及所述功率扩散件的内阻，确定对应的流经所述功率扩散件的目标电流，根据所述射频功率和所述目标电流确定所述上电极组件、所述靶材和所述靶材下
4.根据权利要求3所述的上电极组件，其特征在于，所述根据所述靶材和所述靶材下方的等离子体的负载和、所述上电源组件的射频功率、所述目标效率以及所述功率扩散件的内阻，确定对应的流经所述功率扩散件的目标电流，具体为：
5.根据权利要求4所述的上电极组件，其特征在于，所述升阻模块还包括输入阻抗传感器和输出阻抗传感器，所述输入阻抗传感器连接在所述运算单元与所述拓扑结构的输入端之间，所述输入阻抗传感器连接在所述运算单元与所述拓扑结构的输出端之间，所述运算单元用于通过所述输入阻抗传感器和所述输出阻抗传感器确定所述负载和。
6.根据权利要求2至5中任意一项所述的上电极组件，其特征在于，所述拓扑结构包括可调电容和可调电感，所述可调电容的第一端与所述拓扑结构的输入端电连接，所述可调电容的第二端接地，所述可调电感的第一端与所述拓扑结构的输入端电连接，所述可调电感的第二端与所述拓扑结构的输出端电连接；
7.根据权利要求6所述的上电极组件，其特征在于，所述拓扑结构还包括支路电感，所述可调电容的第二端通过所述支路电感接地。
8.根据权利要求2至5中任意一项所述的上电极组件，其特征在于，所述拓扑结构包括可调电容和可调电阻，所述可调电容的第一端与所述拓扑结构的输入端电连接，所述可调电容的第二端接地，所述可调电阻的第一端与所述拓扑结构的输入端电连接，所述可调电阻的第二端与所述拓扑结构的输出端电连接；
9.根据权利要求8所述的上电极组件，其特征在于，所述可调电阻为阻值可调的电缆。
10.一种半导体工艺腔室，其特征在于，包括腔体、上电源组件和权利要求1至9中任意一项所述的上电极组件，所述上电极组件设置在所述腔体的顶部，所述上电源组件用于通过所述上电极组件向所述腔体中提供射频功率，以在所述腔体中产生等离子体。
...【技术特征摘要】
1.一种上电极组件，其特征在于，包括射频馈入柱、靶材背板、多个功率扩散件和多个升阻模块，所述靶材背板的底部用于固定靶材，所述射频馈入柱的顶端用于与上电源组件连接，多个所述功率扩散件的第一端与所述射频馈入柱的底端电连接，多个所述功率扩散件的第二端沿所述靶材背板的径向向外延伸，多个所述升阻模块一一对应地连接在多个所述功率扩散件的第二端与所述靶材背板的顶部之间，且所述升阻模块连接在所述功率扩散件与所述靶材背板之间的负载可调。
2.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述升阻模块包括运算单元、驱动单元和拓扑结构，所述拓扑结构的输入端与所述功率扩散件的第二端电连接，所述拓扑结构的输出端与所述靶材背板电连接，所述运算单元用于根据目标效率控制所述驱动单元调节所述拓扑结构的负载。
3.根据权利要求2所述的上电极组件，其特征在于，所述运算单元具体用于根据所述靶材和所述靶材下方的等离子体的负载和、所述上电源组件的射频功率、所述目标效率以及所述功率扩散件的内阻，确定对应的流经所述功率扩散件的目标电流，根据所述射频功率和所述目标电流确定所述上电极组件、所述靶材和所述靶材下方的等离子体的目标负载实部，并根据所述目标负载实部控制所述驱动单元调节所述拓扑结构的负载。
4.根据权利要求3所述的上电极组件，其特征在于，所述根据所述靶材和所述靶材下方的等离子体的负载和、所述上电源组件的射频功率、所述目标效率以及所述功率扩散件的内阻，确定对应的流经所述功率扩散件的目标电流，具体为：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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