[发明专利]一种等离子体加工工艺中控制进气方式的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种等离子体加工工艺中控制进气方式的方法。

背景技术

在半导体器件即微电子芯片的制造工艺中，等离子体加工工艺得到了极为广泛的应用。该工艺是指在一定条件下激发工艺气体生成等离子体，利用等离子体与衬底(例如硅基片)发生复杂的物理、化学反应而在衬底上完成各种加工，如等离子体刻蚀工艺、等离子体薄膜沉积工艺等，获得需要的半导体结构。

图1为现有技术中普遍采用的等离子体加工设备的结构示意图，如图1所示，设备的反应腔室上部安装有喷嘴，作为工艺气体的进气通道，喷嘴的进气口同工艺气体的供气管道连接，出气口与反应腔室相通。在等离子体工艺过程中，工艺气体通过喷嘴进入腔室，同时腔室上部的线圈通入射频，使得喷入腔室内部的工艺气体激发成为等离子体。反应腔室内设置有静电卡盘，用来支撑芯片。刻蚀时静电卡盘也通入射频，产生偏置电压，使等离子体轰击芯片表面，形成一系列物理和化学过程，使芯片形成需要的结构。

众所周知，等离子体加工工艺结果受到多方面因素的制约，包括工艺气体的组份及分布、射频源电参数、射频源的分布、反应腔室的结构等诸多因素。其中，工艺气体的进气方式对等离子体加工工艺结果也有着较为重要的影响，不同的进气方式可直接的影响着等离子体粒子的分布，并进一步影响最终工艺结果。目前普遍的进气方式为不同的工艺气体经由各自的气路管道，进入反应腔室之前汇合并混合，混合气体经由喷嘴或进气通道进入到反应腔室内部；或者在有若干个喷嘴或进气通道的情况下，不同的工艺气体同样在进入反应腔室前汇合并混合，混合气体可均匀的或进行比例分配后从不同的喷嘴或进气通道进入反应腔室。这两种进气方式，工艺气体在进入反应腔室前已经充分混合，各个喷嘴或者进气通道处的工艺气体具有相同的成分和配比。

图2为采用现有进气方式并使用图1所示加工设备的等离子体刻蚀工艺的刻蚀结果图。该刻蚀工艺包括BT(Break Throw，贯穿刻蚀或破边)和ME(MainEtch，主刻蚀)两个工艺步骤，两步骤所采用的工艺气体在进入反应腔室前充分混合，经由喷嘴进入反应腔室。参见图2的刻蚀结果图，图中圆状区域为刻蚀的多晶硅片，不同颜色深度表示不同区域的刻蚀速率。由图2可知，采用现有进气方式的刻蚀结果，刻蚀速率均匀性(表征刻蚀结果的参数，计算公式为(最大刻蚀速率-最小刻蚀速率)/2*平均刻蚀速率，该值越小，不同区域的刻蚀速率越均匀，刻蚀结果越好)为5.8％。

在对等离子体加工工艺进气方式研究的过程中，发明人发现现有技术一般采用优化喷嘴结构或进气通道的设置来改变工艺气体的进气方式，并且仅控制每个进气通道处工艺气体的流量，但通过每个进气通道的工艺气体成分都是相同的。而随着技术的发展，以及新的工艺要求的提出，加工工艺更趋向于向精细化发展，对进气方式的控制也带来了新的发展方向。而现有技术对进气方式的控制存在着局限性，不利于加工工艺的精细化及得到更好的工艺结果。

发明内容

本发明的实施例提供了一种等离子加工工艺中控制进气方式的方法，调节了等离子体加工工艺的精细化，改善了工艺结果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种等离子体加工工艺中控制进气方式的方法，在同时采用多种气体作为工艺气体的等离子体加工工艺中，工艺气体通过多个进气通道进入反应腔室，控制通过各个进气通道的工艺气体的成分，使通过至少两个进气通道的工艺气体的成分不同。

采用上述技术方案后，本发明实施例提供的一种等离子体加工工艺中控制进气方式的方法，通过控制工艺气体，使通过各个进气通道进入反应腔室的工艺气体成分不同，这样可使反应腔室内不同区域工艺气体的成分不同，从而可以控制不同区域的等离子体的成分，同现有技术相比，调节了等离子体加工工艺的精细化，改善了工艺结果，而且对影响加工结果的各种因素具有一定的中和作用，也为等离子体加工工艺的优化提供了一种新的可调控的方向，可以通过控制不同反应区域工艺气体的成分来优化等离子体加工工艺。

附图说明

图1为现有技术中等离子体刻蚀设备的结构示意图。

图2为采用现有进气方式的刻蚀结果图。

图3为本发明实施例一的刻蚀设备示意图。

图4为本发明实施例一的刻蚀结果图。

图5为本发明实施例二的刻蚀设备示意图。

图6为本发明实施例三的刻蚀设备示意图。

具体实施方式