[发明专利]制备高宽深比结构的等离子蚀刻方法及等离子蚀刻装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备高宽深比结构的等离子蚀刻方法及等离子蚀刻装置，且特别涉及一种间断地提供一偏压射频电力以制备高宽深比结构的等离子蚀刻方法及等离子蚀刻装置。

背景技术

参考图1至图3，显示现有堆叠式电容器的制备方法中的蚀刻步骤。如图1所示，提供一基板12。该基板12包含四个栅极结构14、一位元线接触插塞16、二个电容器接触插塞18，18a以及一介电层20。一碳硬罩(CarbonHard Mask)10形成于该基板12上。该碳硬罩10具有一图案101以曝露部分该基板12。

如图2所示，该基板12及该碳硬罩10被置放于一等离子蚀刻装置2。该等离子蚀刻装置2包括一容器21、一上电极板23、一下电极板25、一气体源26、一气体排放单元27、一上源射频电力供应器(Upper Source RF PowerSupply)28、一上源射频电力供应控制器281、一直流电力供应器(DC PowerSupply)29、一直流电力供应控制器291、一偏压射频电力供应器(Bias RFPower Supply)30、一偏压射频电力供应控制器301、一下源射频电力供应器(Lower Source RF Power Supply)31及一下源射频电力供应控制器311。

该容器21定义出一处理室22，且为接地。该上电极板23位于该处理室22内。该下电极板25位于该处理室22内，且包括一夹具24，用以夹持该基板12。该气体源26连接至该处理室22，用以导入一处理气体至该处理室22中。通常，该气体源26包含一蚀刻气体源261、一沉积气体源262及一气体控制器263。该蚀刻气体源261经由该气体控制器263提供一蚀刻气体至该处理室22，且沉积气体源262经由该气体控制器263提供一沉积气体至该处理室22。

该上源射频电力供应器28被该上源射频电力供应控制器281所控制，且电气连接至该上电极板23，用以在等离子蚀刻工艺中，持续提供一上源射频电力至该上电极板23。该直流电力供应器29被该直流电力供应控制器291所控制，且电气连接至该上电极板23，用以在等离子蚀刻工艺中，持续提供一直流电力至该上电极板23。

该偏压射频电力供应器30被该偏压射频电力供应控制器301所控制，且电气连接至该下电极板25，用以提供一偏压射频电力至该下电极板25，使得在该处理室22内产生等离子而得以蚀刻该基板12。该下源射频电力供应器31被该下源射频电力供应控制器311所控制，且电气连接至该下电极板25，用以持续提供一下源射频电力至该下电极板25。

如图3所示，在蚀刻过程中，该基板12的介电层20被蚀刻出二个高宽深比的沟渠19，19a。该沟渠19曝露该电容器接触插塞18，且被认为是合格沟渠。该沟渠19a具有一扭弯的外形，而不曝露该电容器接触插塞18a，因此被认为是不合格沟渠。在后续工艺中，沉积在该沟渠19a的导电层无法连接至该电容器接触插塞18a，导致形成一断路。或者，该沟渠19a会曝露另一电容器接触插塞，因此，沉积在该沟渠19a的导电层会连接至预期外的电容器接触插塞，导致形成一短路。

该沟渠19a的形成方式如下所述。在蚀刻过程中，大部分电子21b分布在该碳硬罩10附近，且大量正离子21a深入该沟渠19a。由于太多正离子21a聚集在该沟渠19a底部，后来的正离子其移动路线被弯曲，因而导致该沟渠19a的扭弯外形。此外，该蚀刻气体及该沉积气体二者间不均衡的浓度也会影响该沟渠19a的外形。

为了改善上述缺点，该直流电力供应器29用以持续提供一直流电力至该上电极板23，以诱发且发射出二次电子。该等二次电子原本被预期会通过主体等离子(Bulk Plasma)及鞘层(Sheath)，然后进入该沟渠19a与该等正离子21a中和。然而，事实上，该等二次电子需要超高能量才能通过该主体等离子及该鞘层，而且仅有低于6％的该等二次电子可以到达该基板12。因此，即使附加该直流电力也无法消除该沟渠19a的扭弯外形。

发明内容