[发明专利]用于高深宽比的电介质蚀刻的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过使用等离子体蚀刻由掩模定义的电介质层获得半导体晶片上的结构的方法。

背景技术

等离子体蚀刻工艺通常用于制造半导体器件。一般来说，光致抗蚀剂材料在要蚀刻的晶片表面上形成特征图案，然后通过使晶片曝露于特定类型的蚀刻气体从而将特征蚀刻到晶片中。等离子体蚀刻所面临的挑战之一是为满足设计要求而需要的不断增加的深宽比，特别是对超高密度结构。当在半导体晶片上蚀刻特征时，蚀刻特征的深宽比被定义为特征的深度(d)和特征的宽度(w)或直径之比。随着越来越多的特征被封装在单件晶片上以创造更高密度的结构，每一个单个特征的宽度(w)或直径必然减小，而特征的深度保持不变或增加。因此，随着设备特征收缩，每一个单个特征的深宽比增加。

在超高深宽比(UHAR)蚀刻期间的困难是扭曲和/或变形，这一般定义为特征底部附近的位置、方向、形状和尺寸与特征顶部上的掩模所定义的图案的偏差。当特征的深宽比达到一定的阈值时，尽管特征的宽度非常小，扭曲仍发生，特别是在特征的底部附近。此外，这样的超高深宽比的蚀刻会遭遇深宽比影响蚀刻(ARDE)。这些困难进一步公开在美国专利申请号11/562,335、2006年11月21日提交的、纪(Ji)等人的题为《REDUCINGTWISTING IN ULTRA-HIGH ASPECT RATIO DIELECTRIC ETCH(减少超高深宽比电介质蚀刻中的扭曲)》，这里通过引用将其纳入用作所有目的。

发明内容

要实现上述目标和按照本发明的目的，提供了用于在电介质层蚀刻高深宽比特征的设备。提供了等离子体处理室，其包括：形成等离子体处理室封壳的室壁、用于为等离子体处理室封壳提供功率的支持基板的下电极、用于为在下电极之上间隔开的等离子体处理室封壳提供功率的上电极、用于提供气体到等离子体处理室封壳的进气口和用于从等离子体处理室封壳排出气体的出气口。高频射频(RF)功率源电气连接到至少一个上电极或下电极。偏置功率源系统电气连接到上电极和下电极，其中偏置功率源系统能够提供幅值为至少500伏的偏压至上电极和下电极，其中至上电极的偏压产生二次电子，并且其中至下电极的偏压被脉冲化，以使产生的等离子体鞘层间歇性塌陷。气体源与进气口流体连接，气体源包括电介质蚀刻气体源。控制器可控地连接到气体源、高频射频功率源和偏置功率源系统。

在本发明的另一种表现形式中，提供了用于在电介质层蚀刻高深宽比的特征的设备。提供了等离子体处理室，包括：形成等离子体处理室封壳的室壁、用于为等离子体处理室封壳提供功率的支持基板的下电极、用于为在下电极之上间隔开的等离子体处理室封壳提供功率的上电极、用于提供气体到等离子体处理室封壳的进气口和用于从等离子体处理室封壳排出气体的出气口。高频射频(RF)功率源电气连接到至少一个上电极或下电极。偏置功率源系统电气连接到上电极和下电极，且包括低频RF源和开关，开关在低频RF源与上电极和下电极之间电气连接以可替换地在上电极和下电极之间切换。气体源与进气口流体连接，包括电介质蚀刻气体源。控制器可控地连接到气体源、高频射频功率源和偏置功率源系统。

在本发明的另一种表现形式中，提供了用于在等离子体处理室中的基板之上的电介质层蚀刻高深宽比特征的设备。基板被置于具有上电极和下电极的等离子体处理室中，其中基板被置于下电极上，其中上电极在下电极与基板之上间隔开。提供蚀刻气体到等离子体处理室中。等离子体形成在等离子体处理室中，在上电极和下电极之间。至少为500伏的偏压被提供给上电极，以形成二次电子。提供至少为500伏的脉冲化偏压给下电极，以蚀刻电介质层。

下面将结合附图在本发明的详细描述中更具体地说明本发明的这些和其它特征。

附图说明

本发明是通过以附图图中例例示的方式而不是以限制式的方式说明的，在图中，类似的参考数字指示类似的元素，其中：

图1是一个创造性的蚀刻工艺的流程图。

图2A-C是使用创造性的工艺和设备形成特征的示意图。

图3是可用来实施本发明的设备的示意图。

图4A-B是可用来实施本发明的计算机系统的示意图。

图5A-B是在实施本发明期间在不同状态下的系统的示意图。

图6是可用来实施本发明的另一设备的示意图。

具体实施方式