[发明专利]一种消除反应离子刻蚀自偏压的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工制造领域，特别涉及一种消除反应离子刻蚀自偏压的方法及系统。

背景技术

反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching，RIE)是半导体器件和集成电路制造中最常用的加工手段之一，与一般的等离子刻蚀(Plasma Etching，PE)相比，它具有刻蚀速率快、陡直度好和均匀性好等优点；与ICP(Inductive Coupled Plasma，电感耦合等离子体刻蚀)和ECR(Electron Cyclotron Resonance，电子回旋共振)相比，它具有结构简单、成本低廉和操作方便等优点。基于上述这些优点，反应离子刻蚀技术在许多技术领域被大量采用，尤其是在刻蚀SiO₂材料和去胶等情况下，此种情况下通常需要有一定的离子轰击作用才能实现快速刻蚀，选择反应离子刻蚀模式是必要的。

常规RIE刻蚀机线路如图1所示，RF射频供电电源通过匹配器将射频功率输送至反应离子刻蚀机的反应室，在反应室的两电极之间产生自偏压V_b。然而，当使用反应离子刻蚀机来刻蚀半导体材料(如Si、GaAs、GaN等)或去胶时，由于自偏压V_b的存在，会对半导体晶格造成较严重的损伤，以至于造成由半导体材料制造而成的器件漏电增加、性能变坏。

发明内容

为了在反应离子刻蚀的过程中，减少对被刻蚀的半导体晶格的损伤，本发明提供了一种消除反应离子刻蚀自偏压的方法，所述方法是：在反应离子刻蚀的反应室的两个电极间并联一个由电感线圈L和电容C组成的LC谐振回路，所述LC谐振回路的谐振频率与所述反应离子刻蚀的反应室的射频供电电源的频率相同。

所述LC谐振回路直接或通过一个切换开关与所述反应离子刻蚀的反应室的两个电极并联。

所述LC谐振回路中的电容是固定电容，或者是可变电容，或者是可变电容和固定电容的组合。

所述LC谐振回路中的所有电容均为高耐压电容，且所述LC谐振回路的总电容的耐电压值高于所述LC谐振回路上承受的最高电压值。

本发明还提供了一种消除反应离子刻蚀自偏压的系统，包括射频供电模块、匹配器、等离子设备，所述射频供电模块通过所述匹配器与所述等离子设备的反应室连接，所述系统还包括消除自偏压模块，所述消除自偏压模块与所述等离子设备的反应室的两个电极并联，用于消除所述等离子设备的反应室的两个电极间的直流自偏压；所述消除自偏压模块具体为由电感线圈L和电容C组成的LC谐振回路，所述LC谐振回路的谐振频率与所述RF射频供电电源的频率相同。

所述射频供电模块具体为RF射频供电电源。

所述LC谐振回路直接或通过一个切换开关与所述等离子设备的反应室的两个电极并联。

所述LC谐振回路中的电容是固定电容，或者是可变电容，或者是可变电容和固定电容的组合。

所述LC谐振回路中的所有电容均为高耐压电容，且所述LC谐振回路的总电容的耐电压值高于所述LC谐振回路上承受的最高电压值。

有益效果：本发明通过在RIE反应室的两个电极间并联一个LC谐振回路，使得RIE反应室的两个电极间的直流自偏压短路，从而使得两个电极间的直流自偏压降为零或接近于零，这样有效地降低了RIE刻蚀过程中对半导体晶格的损伤。

附图说明

图1是现有技术中RIE刻蚀机线路组成示意图；

图2是本发明实施例1的消除反应离子刻蚀自偏压的RIE刻蚀机线路组成示意图；

图3是本发明实施例2的消除反应离子刻蚀自偏压的RIE刻蚀机线路组成示意图；

图4是本发明实施例提供的消除反应离子刻蚀自偏压的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图2所示，本发明实施例是在RIE反应室的两个电极间(阴极和阳极)，并联一个由电感线圈L与电容C组成的LC谐振回路。其中，电感线圈L和电容C采用并联方式，LC谐振回路的谐振频率与RIE反应室的射频(RF)供电电源的频率相同。通过LC谐振回路中的电感线圈L，使得RIE反应室的两个电极间的直流自偏压短路，这样原有的直流自偏压可以降为零或接近于零；另外，由于并联LC谐振回路是在射频供电电源的频率点产生谐振，且在该频率点LC谐振回路的阻抗最高，因此，LC谐振回路的引入不会破坏原来RIE的匹配状况，对射频供电的影响极小。

实施例2