用以控制等离子电位的设备及方法技术

一种用于半导体晶圆等离子处理的设备。该设备包含室，其中设有下电极和上电极。该下电极用于传送射频电流通过该室，以在该室内产生等离子。该上电极形成于下电极上方且与该室电隔离。将电压源连接到上电极。该电压源用以控制上电极相对于该室的电压。受到该电压源控制的上电极的电位能够影响将产生于上下电极之间的等离子的电位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于半导体晶圆等离子处理的设备与方法，特别是通过控制等离子电位而改善等离子约束的设备与方法。
技术介绍
半导体晶圆(“wafer”)制造经常包含暴露晶圆于等离子，以允许等离子的反应性成分来修饰晶圆表面。晶圆的等离子处理一般在室中执行，在其中，反应物气体暴露于射 频(RF)电力以被转换进入等离子。一般室内的等离子约束在高反应物气体流速时会丧失。我们相信该种等离子约束的丧失是由于在等离子和室之间的区域中的帕邢崩溃(Paschenbreakdown)。如果存在充满中性气体的电场，则导入中性气体内的电子将获得能量。然而，这些相同的电子经过与中性气体分子的碰撞也将损失能量。平均而言，如果电子的能量增益大到足以离子化中性气体，等离子崩溃将发生。在Paschen模型中，电子和中性气体分子间的碰撞效果通过乘积(P*d)加以特征化，其中(P)为中性气体压力，且(d)为装置的特征标度长度(即较高电位区域与地面之间的距离)。Paschen模型针对等离子无约束定性地解释了许多观察到的反应物气体流速阈值趋势。因此，等离子约束的努力一般都集中在使(P*d)的乘积最小化。然而，乘积(P*d)的最小化经常需要现有等离子处理系统的实质再设计。因此，将找寻替代的方法以改善等离子约束，使等离子处理系统再设计最少化。
技术实现思路
在一个实施方式中，披露了用于半导体晶圆等离子处理的设备。该设备包含室、下电极以及上电极。该下电极设置于室内且用于传送射频电流通过室。该下电极进一步用于支持暴露于等离子的半导体晶圆，等离子通过射频电流产生于室内。该上电极设置于该下电极上方，且与该下电极具有分隔关系。该上电极与该室电隔离。该设备还包含连接至该上电极的电压源。该电压源用以控制该上电极相对于该室的电压。该上电极的电位能够影响将产生于该下电极与该上电极之间的等离子电位。因此，通过支持控制该上电极的电位，该电压源也能够控制等离子的电位。在另一实施方式中，披露了半导体晶圆等离子处理的设备。该设备包含室、下电极、上电极以及阻抗控制装置。该下电极设置于室内且用于传送射频电流通过室。该下电极进一步用于支持暴露于等离子的半导体晶圆，等离子通过射频电流产生于室内。该上电极设置于该下电极上方，且与该下电极具有分隔关系。等离子将产生并限制于该上下电极之间的空间。将阻抗控制装置连接于该上电极中心区域与参考地面之间。该阻抗控制装置用于控制通过该上电极的中心区域的射频电流传送路径。通过该阻抗控制装置控制射频电流传送路径可支持等离子的约束控制。在另一实施方式中，披露了半导体晶圆等离子处理的设备。该设备包含设置于室内的下电极。该下电极用于传送射频电流通过该室。该下电极进一步用于支持暴露于等离子的半导体晶圆，等离子通过射频电流产生于室内。上电极设置于该下电极上方，且与该下电极具有分隔关系。该上电极通过掺杂半导体材料加以定义。该上电极内的掺杂浓度由该上电极的中心至周围呈放射状变化。在另一实施方式中，披露了等离子约束的控制方法。该方法包含用以在上下电极之间的室内产生等离子的操作。该方法还包括用于控制连接该上电极与该室之间的电压源的操作。控制该电压源转而可控制该上电极上的电位。等离子的电位会响应在该上电极上的电位控制。该等离子的电位影响了该室内的等离子约束。本专利技术的其它方面和优点从以下的详细描述将更显而易见，请配合本专利技术范例的附图作为参考。·附图说明 图I为根据本专利技术一个实施方式的半导体晶圆处理的等离子处理系统的图示。 图2为根据本专利技术另一实施方式的半导体晶圆处理的等离子处理系统的图示。 图3为根据本专利技术另一实施方式的半导体晶圆处理的等离子处理系统的图示。 图4为根据本专利技术一个实施方式的半导体晶圆处理的等离子处理系统，其包含阻抗控制装置。 图5为根据本专利技术一个实施方式的控制等离子约束的方法流程图。 专利技术详述为了提供关于本专利技术的全面了解，在接下来的叙述中提出许多具体的细节。然而，本领域技术人员应当了解无需部分或全部该种特定的细节仍可实施本专利技术。在其它的情况下，为了避免产生不必要的混淆，将不会详细叙述公知的处理操作。图I为根据本专利技术一个实施方式的半导体晶圆处理的等离子处理系统100的图示。该系统100包含等离子处理室(“室”)101，等离子109可产生于该室内以便暴露于基底104。应理解基底104可代表半导体晶圆或将于其上定义电子元件的任何其它形式的基底。该室101包含下电极103以及上电极105。在操作期问，射频(RF)电力通过射频功率源117产生，并通过匹配网路115经连接线119及121传送到该下电极103。应了解匹配网路115用于提供适当的阻抗匹配，以保证RF功率可正确地由来源117传送至负载。在该下电极103处所接收的RF功率为经室101而传送至参考地面，且对应参考地面被维持在控制电位。在一个实施方式中，将该室101作为参考地面。该上电极105经过连接线125而连接至直流(DC)电压源123。DC电压源123转而经过连接线127连接到参考地面。滤波网络122连接介于该上电极105与该参考地面之间以提供将RF电流绕过DC电压源123直接传送到地面的方法。应了解该上电极105与室101电隔离。在一个实施方式中，该上电极105通过介电材料113从室101被电隔离。在该实施方式中，该上电极呈圆盘状，介电材料113可为环状。因为该上电极105为电隔离，故上电极105相对于地面(即相对该室101)的电位可通过DC电压源123加以控制。此外，由于等离子109的电位受到该上电极105的电位影响，因而通过DC电压源123控制该上电极105的电位便能控制该等离子109的电位。在操作期间，以受控制方式将反应物气体供应至室101空间。该RF功率从该下电极103经过室101空间，即经过反应物气体，传送到该上电极105，用于转换反应物气体进入该等离子109。在室101内的特定位置处的等离子109的密度与被传送经过室101内的特定位置处的RF功率大小成正比。因此，增加被传送经过室101内的转定位置处的RF功率将造成在室101内的特定位置处的等离子109的密度增加，反之亦然。将一组约束环111设置于室101内部，以环绕位于该下电极105与该上电极103之间的该基底104上方的空间。应理解图I表示约束环111的示范性数目。在其它实施方式中，可能会有比图I所示的更多或更少的约束环111。约束环111用于将该等离子109限制于该基底104上方的空间。更具体而言，等离子109会在约束环11之间的狭缝中熄灭。介于约束环111之间的狭缝内外周围的电位影响该狭缝限制等离子109的能力。因此，控制相对于该约束环111外侧的区域的该等离子109的电位能够控制等离子109约束。一般来说，该等离子109相对于室101的电位较低，能够较容易地限制等离子109。 应了解等离子处理室101与系统100包含许多未在此说明以避免不必要地混淆本专利技术的其它特征与元件。本专利技术主要关系到通过控制该上电极105的电位以及/或通过室101的RF功率传送路径来控制在该室101内的该等离子109的电位。在图I的实施方式中，将该DC电压源123连接至该上电极105的中心附近。当该上电极105的电位受到DC电压源123控制时，可支持减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体晶圆等离子处理的设备，其包括：室；下电极，其设置于该室内并用于传送射频电流通过该室，该下电极用于支持暴露于等离子的半导体晶圆，该等离子通过该射频电流而产生于该室内；以及上电极，其设置于该下电极上方，且与该下电极具有分隔关系，其中该上电极由掺杂半导体材料加以定义，其中该上电极内的掺杂浓度由该上电极的中心至周围呈放射状变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·凯尔，李路明，列扎·萨亚迪，埃里克·赫德森，埃里克·伦茨，拉金德尔·德辛德萨，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：