改善沟槽间深度差异的等离子刻蚀方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭露了一种改善沟槽间深度差异的等离子刻蚀方法与装置，将沟槽刻蚀过程拆分为两步，并采用不同刻蚀参数加以控制，从而改善了芯片中心区域到边缘区域的沟槽之间的深度差异。该方法包括如下步骤：于反应室上极板提供一源功率以及一第一电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，并引导等离子体轰击基片表面；于反应室上极板提供一第二电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，并引导等离子体轰击基片表面，其中反应室上极板边缘处设有一外线圈组且外线圈组以内设有一内线圈组，且上述第一电磁场由内线圈组产生，上述第二电磁场由内外线圈组共同产生。

Plasma etching method and device for improving depth difference between grooves

The invention discloses a method and device for plasma etching depth difference between improved trench trench etching process, will be split into two steps, and using different etching parameters to be controlled so as to improve the depth difference between the chip groove center to the edge. The method comprises the following steps: providing a power source and a first electromagnetic field in the electrode reaction chamber, the plasma produced in order to stimulate and guide the etching gas, plasma bombardment of the substrate surface; providing a second electromagnetic field in plate reaction chamber, the plasma produced in order to stimulate and guide the etching gas, plasma bombardment of the substrate surface, the reaction chamber the plate edge is provided with an outer coil group and outer coil is provided with a coil group within the group, and the first electromagnetic field by the coils in the group, the second electromagnetic field produced by external coils.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种芯片制程工艺中的刻蚀方法，特别是涉及一种改善刻蚀工 艺中芯片中心区域到边缘区域沟槽间深度差异的等离子刻蚀方法与装置。
技术介绍
在芯片制程中，往往需要于基片的介质层中刻蚀出通孔或沟槽，以便淀积 金属而形成层间金属连线以及顶层金属。然而无可避免的，从芯片中心区域到 边缘区域的沟槽往往会存在深度差异，而影响芯片的质量。虽然其无可避免， 但是技术人员都在不断的探求减小此差异的刻蚀工艺。例如，在现有65纳米的刻蚀工艺中，芯片的中心区域与边缘区域的沟槽之 间往往存在1200埃左右的深度差异；相应地，进一步淀积氧化层时，将导致氧 化层具有较差的均匀性。请参考图1与图2,其分别为现有65纳米的刻蚀工艺 中芯片从中心区域到边缘区域的沟槽示意图以及剩余介质层高度的晶圆示意 图，其中图1中(a)为中心区域的沟槽示意图；(b)为中间区域的沟槽示意图； (c)为边缘区域的沟槽示意图。由图可见，从中心区域到边缘区域，沟槽之间 存在深度差异，而图2中的数据表示剩余介质层的高度H,由图中数据可以看 出，边缘区域与中心区域之间的深度差异在1200埃左右，最多已达1445埃。改善以上深度差异的一种技术为于反应室中加入磁场来改进聚焦离子束的 均匀性，其往往可以将以上深度差异从1200埃缩小到900埃，如图3所示，其 为加入磁场后所得的剩余介质层高度的晶圆示意图。由图中数据可以看出，此 时边缘区域与中心区域之间的深度差异已减小到900埃左右，但最多达到1016 埃，改善效果仍不够理想。为此，如何改善芯片的中心区域到边缘区域的沟槽之间深度差异实为 一重 要课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种等离子刻蚀方法以及刻蚀装置，以改善现有刻 蚀工艺中芯片中心区域到边缘区域的沟槽之间的深度差异。本专利技术的另一目的在于提供一种等离子刻蚀方法以及刻蚀装置，以改善现 有刻蚀工艺中于芯片中心区域到边缘区域淀积氧化层的均匀性。为此，本专利技术提供一种等离子刻蚀方法，于一反应室的下极板上提供一待刻蚀基片，以通过刻蚀于其上形成沟槽，该等离子刻蚀方法包括于反应室上 极板提供一源功率以及一第一电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，并引导 等离子体轰击基片表面；于反应室上极板提供一第二电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，并引 导等离子体轰击基片表面，其中反应室上极板边缘处设有一外线圈组且外线圈 组以内设有一内线圈组，且上述第一电磁场由内线圈组产生，上述第二电》兹场 由内外线圈组共同产生。进一步的，上述于反应室上极板提供一源功率以及一第一电磁场，以激发 刻蚀气体产生等离子体，并引导等离子体轰击基片表面的过程，还包括于反 应室下极板提供一第一偏置功率以及一第二偏置功率，以于上、下极板之间形 成一偏置电压，以引导等离子体轰击基片表面。进一步的，上述于反应室上极板提供一第二电磁场，以激发刻蚀气体产生 等离子体，并引导等离子体轰击基片表面的过程，还包括于反应室下极板提 供一偏置功率，以于上、下极板之间形成一偏置电压，以引导等离子体轰击基 片表面。进一步的，上述第二电磁场是通过向内外线圈组通以同样大小的电流而产 生的。本专利技术另提供一种等离子刻蚀装置，具有一反应室，其内置有相对的上极 板和下极板，其中下极板用以承载待刻蚀基片，其特征是，该等离子刻蚀装置 还包括 一源射频功率源，连接于上述上极板； 一外线圏组，设置于上述上极 板边缘处； 一内线圈组，设置于上述外线圈组以内，其中于一刻蚀前期，上述 源射频功率源提供一源功率且内线圏组提供一第一电^f兹场，以激发刻蚀气体产 生等离子体，并引导等离子体轰击基片表面；且于该刻蚀后期，上述内、外线圏组共同作用，产生一第二电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，并引导等 离子体轰击基片表面。进一步的，所述的等离子刻蚀装置还包括 一第一偏置射频功率源和一第 二偏置射频功率源，连接于上述下极板，其中于上述刻蚀前期，该第一偏置射 频功率源以及第二偏置射频功率源分别提供一第一偏置功率以及一第二偏置功 率，以于上、下极板之间形成一第一偏置电压，以引导等离子体轰击基片表面； 且于上述刮蚀后期，该第一偏置射频功率源或者第二偏置射频功率源提供一偏 置功率，以于上、下极板之间形成一第二偏置电压，以引导等离子体轰击基片 表面。进一步的，所述的等离子刻蚀装置还包括 一边缘支架，设置于上述上极 板的边缘处，其中上述外线圈组绕设于该边缘支架上。综上所述，本专利技术所提供的等离子刻蚀方法，将沟槽刻蚀过程拆分为两步， 并采用不同刻蚀参数加以控制，从而改善了芯片中心区域到边缘区域的沟槽之 间的深度差异。附图说明图1为现有65纳米的刻蚀工艺中芯片从中心区域到边缘区域的沟槽示意图2为现有65纳米的刻蚀工艺中芯片从中心区域到边缘区域剩余介质层高 度的晶圆示意图3为现有工艺中加入磁场后所得的剩余介质层高度的晶圆示意图4为本专利技术 一 实施例所提供的等离子刻蚀装置的截面示意图5为本专利技术一实施例中沟槽刻蚀前期所产生的等离子体区示意图6为本专利技术 一实施例中沟槽刻蚀后期所产生的等离子体区示意图7为本专利技术一实施例所提供的等离子刻蚀方法的流程图8为本专利技术一实施例中所得的剩余介质层高度的晶圆示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。请参考图4,其为本专利技术一实施例所提供的等离子刻蚀装置的截面示意图。 如图所示，该等离子刻蚀装置具有一反应室100,其内置有相对的上极板102以 及下极板104,其中下极板104用以承载待刻蚀基片200。其中上极板102边缘 处设置有外线圈组106，而外线圈组106以内设置有内线圈组108;且源射频功 率源IIO连接于上极板102。则于沟槽刻蚀前期，源射频功率源IIO提供的源功 率以及内线圈组108提供的第一电磁场激发刻蚀气体以产生等离子体，形成了 如图5所示的等离子体区120;于沟槽刻蚀后期，内线圏组108与外线圈组106 共同作用，产生第二电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，形成了如图6所 示的等离子体区130。此外，产生的等离子体需在偏置电压的作用下，轰击基片 表面，而进行刻蚀。故下极板104连接有至少一偏置射频功率源112，以提供偏 置功率，于上下极板之间形成偏置电压，来引导等离子体轰击基片表面。于本专利技术一实施例中，下极板104连接有两偏置射频功率源114以及116, 如图5所示，其于沟槽刻蚀前期，分别提供第一偏置功率以及第二偏置功率， 以于上、下极板102和104之间形成偏置电压，引导等离子体轰击基片表面。 而于沟槽刻蚀后期，仅一个偏置射频功率源进行工作，如偏置射频功率源114， 以提供第一偏置功率，于上、下极板102和104之间形成偏置电压，引导等离 子体轰击基片表面(如图6)。此外，上极板102的边缘处可设置边缘支架118,而使外线圏组106绕设于其上。为了更清楚的描述本专利技术所提供的等离子刻蚀方法，以下将引出具体数据， 力口以详细i兌明。请参考图7,其为本专利技术一实施例所提供的等离子刻蚀方法的流程图。如图 所示，该等离子刻蚀方法包括如下步骤Sl:于反应室100的下极板104上提供待刻蚀基片200;S2:于反应室100上极板102提供源功率以及第一电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，并引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子刻蚀方法，于一反应室的下极板上提供一待刻蚀基片，以通过刻蚀于其上形成沟槽，其特征是，该等离子刻蚀方法包括：　于反应室上极板提供一源功率以及一第一电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，并引导等离子体轰击基片表面；　于反应室 上极板提供一第二电磁场，以激发刻蚀气体产生等离子体，并引导等离子体轰击基片表面，　其中反应室上极板边缘处设有一外线圈组且外线圈组以内设有一内线圈组，且上述第一电磁场由内线圈组产生，上述第二电磁场由内外线圈组共同产生。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周鸣，尹晓明，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]