專利名稱：等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置，特別涉及用于等離子體腐蝕半導(dǎo)體晶片的平行板等離子體處理裝置。
當(dāng)通過平行板(平板電極)等離子體處理裝置處理半導(dǎo)體晶片時，如果徑向向外地設(shè)置在半導(dǎo)體晶片外周邊的構(gòu)件由如陶瓷、石英等的絕緣材料制成，那么等離子體具有位于絕緣構(gòu)件的徑向的內(nèi)部區(qū)域的周邊區(qū)域。因此，在半導(dǎo)體晶片的中心和周邊區(qū)域分別產(chǎn)生不同狀態(tài)的等離子體，導(dǎo)致在半導(dǎo)體晶片的周邊區(qū)域的等離子體處理性能比半導(dǎo)體晶片的中心區(qū)域的等離子體處理性能差。鑒于以上的缺點，已嘗試通過在半導(dǎo)體晶片外周邊緊鄰地徑向向外地設(shè)置由與半導(dǎo)體晶片的相同材料制成的等離子體擴展構(gòu)件使不同的等離子體處理性能級別均勻化。
附圖的

圖1示出了常規(guī)平行板等離子體處理裝置。如圖1所示，常規(guī)的平行板等離子體處理裝置具有一個等離子體處理室1，包括接地的上電極3，環(huán)繞上電極3的上電極絕緣體2，設(shè)置在上電極下并與與之平行地延伸作為晶片臺支撐其上的半導(dǎo)體晶片8的下電極6，下電極6連接到提供高頻電能的高頻電源7以由此提供高頻電源，環(huán)繞下電極6的下電極絕緣體5、下電極6上緊鄰徑向向外地設(shè)置在半導(dǎo)體晶片外周邊由半導(dǎo)體材料制成的環(huán)形等離子體擴展構(gòu)件4，用于增加半導(dǎo)體晶片8表面上的等離子處理的均勻性。當(dāng)半導(dǎo)體晶片8放置在下電極6的表面上時，等離子體產(chǎn)生氣體被引入到等離子體處理室1內(nèi)。等離子體處理室1內(nèi)的等離子體產(chǎn)生氣體的壓力穩(wěn)定之后，高頻電源7將高頻電能提供到下電極6，在下電極6和上電極3之間產(chǎn)生等離子體。通過如此得到的等離子體腐蝕半導(dǎo)體晶片8的表面。
附圖的圖2和3示出了分別帶不同的等離子擴展部分4-2、4-3的圖1所示的等離子體處理裝置中用于腐蝕半導(dǎo)體晶片8的等離子體的離子鞘中的各電場強度的分布。
在圖2中，等離子擴展部分4-2具有幾乎為絕緣構(gòu)件的大電阻。由于等離子擴展部分4-2，產(chǎn)生等離子體的區(qū)域沒有完全地延伸到半導(dǎo)體晶片8的外部周邊區(qū)域，在半導(dǎo)體晶片8的外周邊和中心區(qū)域上不能提供均勻的電場。因此，半導(dǎo)體晶片8的外周邊區(qū)域上的腐蝕性能低于半導(dǎo)體晶片8的中心區(qū)域上的腐蝕性能。
在圖3中，等離子擴展部分4-3的導(dǎo)電性大于等離子擴展部分4-2。由于等離子擴展部分4-3，產(chǎn)生等離子體的區(qū)域從半導(dǎo)體晶片8的外周邊區(qū)域徑向地向外延伸到等離子擴展部分4-3上面的區(qū)域內(nèi)。半導(dǎo)體晶片8的中心區(qū)域處比半導(dǎo)體晶片8的外周邊區(qū)域的電場強度低。雖然對半導(dǎo)體晶片8的外周邊區(qū)域的腐蝕特性提高，但半導(dǎo)體晶片8的中心區(qū)域處的腐蝕特性降低。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種等離子體處理裝置，能夠在要處理的半導(dǎo)體晶片的整個表面上產(chǎn)生具有均勻電場強度分布的等離子體，處理半導(dǎo)體晶片時，具有保持不變的穩(wěn)定的產(chǎn)生區(qū)域，所以等離子體處理裝置對半導(dǎo)體晶片的整個表面具有有效和均勻的腐蝕能力。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種平行板等離子體處理裝置，包括上電極，設(shè)置在上電極下面并與之平行延伸的下電極，下電極起支撐其上晶片的半導(dǎo)體晶片臺的作用，和設(shè)置在下電極上與半導(dǎo)體晶片的外周邊區(qū)域緊鄰的徑向向外區(qū)域上的等離子體擴展構(gòu)件，等離子體擴展構(gòu)件由其電阻在規(guī)定范圍內(nèi)的半導(dǎo)體材料制成。
當(dāng)使用等離子體處理裝置處理半導(dǎo)體晶片時，由于等離子體傳遞的熱量，由半導(dǎo)體材料制成的等離子體擴展構(gòu)件隨時間它的指定電阻降低。如果正常溫度下等離子體擴展構(gòu)件的指定電阻很高，那么指定電阻將保持在某個級別以上直到完成半導(dǎo)體晶片的等離子體處理，那么產(chǎn)生等離子體的區(qū)域不會延伸到半導(dǎo)體晶片的外周邊區(qū)域。如果等離子體擴展構(gòu)件的指定電阻低于另一某個級別，那么由于等離子體擴展構(gòu)件從下電極穿過電場，所以等離子體擴展構(gòu)件允許等離子體擴散到比半導(dǎo)體晶片的尺寸大的區(qū)域內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，等離子體擴展構(gòu)件具有保持在某個范圍內(nèi)的指定電阻，并具有用于在半導(dǎo)體晶片的整個表面產(chǎn)生均勻和穩(wěn)定的等離子體的某種形狀和結(jié)構(gòu)，由此均勻和有效地腐蝕半導(dǎo)體晶片的整個表面。
參考示出了本發(fā)明例子的附圖，從下面的說明書中本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點將變得很顯然。
圖1為常規(guī)平行板等離子體處理裝置的剖面圖；圖2示出了分別帶不同的等離子擴展部分4-2的圖1所示的等離子體處理裝置中產(chǎn)生的等離子體的離子鞘中的電場強度的分布。
圖3示出了分別帶不同的等離子擴展部分4-3的圖1所示的等離子體處理裝置中產(chǎn)生的離子鞘中的電場強度的分布。
圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的平行板等離子體處理裝置的剖面圖，圖中示出了在等離子體處理裝置中產(chǎn)生的等離子體的離子鞘中電場強度的分布；以及圖5為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的平行板等離子體處理裝置的剖面圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的平行板等離子體處理裝置的剖面。除了等離子體擴展構(gòu)件，圖4所示的平行板等離子體處理裝置基本上與圖1-3所示的平行板等離子體處理裝置相同。在圖4中，產(chǎn)生的等離子體的離子鞘內(nèi)電場強度的分布也在等離子體處理裝置中示出。對圖4的研究揭示出與圖2和3示出的常規(guī)裝置不同之處在于產(chǎn)生等離子體的區(qū)域，即等離子體區(qū)，其由半導(dǎo)體晶片8的表面上徑向地延伸到等離子擴展構(gòu)件4-4的表面，這表示等離子體在半導(dǎo)體晶片8的整個表面上均勻和穩(wěn)定地產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明，圖4中由4-4代表的等離子體擴展構(gòu)件由其電阻在預(yù)定的1Ωcm到15Ωcm范圍內(nèi)的硅材料的半導(dǎo)體材料制成。等離子體擴展構(gòu)件4-4的指定電阻的數(shù)值范圍在實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上確定。如果等離子體擴展構(gòu)件的指定電阻大于15Ωcm，那么等離子體區(qū)不會徑向向外全部地延伸到半導(dǎo)體晶片8的外周邊區(qū)域。相反，如果等離子體擴展構(gòu)件的指定電阻小于1Ωcm，那么等離子體區(qū)將徑向向外過量地延伸到半導(dǎo)體晶片8的外周邊區(qū)域外。無論等離子體擴展構(gòu)件4-4的指定電阻是否小于1Ωcm或大于15Ωcm，都不會得到從半導(dǎo)體晶片8的中心區(qū)域到外周邊區(qū)域的均勻電場強度分布，如圖4所示。等離子體擴展構(gòu)件4-4包括環(huán)繞圓形半導(dǎo)體晶片8的環(huán)行等離子體擴展部分。等離子體擴展構(gòu)件4-4有嵌入半導(dǎo)體晶片8的上表面，所述上表面從緊鄰半導(dǎo)體晶片8徑向向外延伸。環(huán)形等離子體擴展構(gòu)件4-4寬度為20mm。等離子體擴展構(gòu)件4-4包括單個單元的環(huán)形構(gòu)件或多個設(shè)置為環(huán)形的構(gòu)件。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的平行板等離子體處理裝置的剖面。除了具有指定電阻類似于圖4所示等離子體擴展構(gòu)件4-4的等離子體擴展構(gòu)件4-5外，構(gòu)件4-5具有薄于半導(dǎo)體晶片8厚度的徑向內(nèi)階梯形部分。
離子體擴展構(gòu)件4-5的徑向內(nèi)階梯形部分延伸到下電極6上半導(dǎo)體晶片8的外周邊區(qū)域。徑向內(nèi)階梯形的較薄部分防止下電極6的表面通過半導(dǎo)體晶片8的外周邊區(qū)域和不具有這種內(nèi)階梯形部分的等離子體擴展部分4-5的內(nèi)圓周區(qū)域之間可能產(chǎn)生的空隙暴露于等離子體。
在圖4和5示出了每種平行板等離子體處理裝置中，下電極6由下電極絕緣體5覆蓋，并包括表面陽極氧化的鋁板，上電極3由上電極絕緣體覆蓋，并包括平行于下電極6的硅板。要處理的半導(dǎo)體晶片8放置在下電極6上。以30sccm(每分鐘的標(biāo)準(zhǔn)立方米)和70sccm的分別速率將CF4和CHF3作為等離子體產(chǎn)生氣體引入到等離子體處理室1內(nèi)。等離子體產(chǎn)生氣體的壓力在等離子體處理室1內(nèi)穩(wěn)定之后，具有13.56MHz的震蕩頻率和1,500W的輸出電平的高頻電能由高頻電源7施加到下電極6，由此在下電極6和上電極3之間的空間內(nèi)產(chǎn)生等離子體。此時，等離子體在半導(dǎo)體晶片8的表面上產(chǎn)生，也在等離子體擴展部分4-4、4-5的表面上產(chǎn)生。
各種不同等離子體處理裝置使用不同的系統(tǒng)施加高頻電能。例如，某些等離子體處理裝置將高頻電能不僅施加到下電極也施加到上電極。然而，本發(fā)明的原則是也適用這種不同的等離子體處理裝置。
雖然使用指定的術(shù)語介紹了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但這些說明僅為圖示目的，應(yīng)該明白在不脫離下面權(quán)利要求書的精神或范圍內(nèi)可以做出修改和變形。
權(quán)利要求
1．一種平行板等離子體處理裝置，包括上電極；設(shè)置在上電極下面并與之平行延伸的下電極，所述下電極起半導(dǎo)體晶片臺的作用用于支撐其上的晶片；以及設(shè)置在下電極上與半導(dǎo)體晶片的外周邊區(qū)域緊鄰的徑向向外區(qū)域上的等離子體擴展構(gòu)件，所述等離子體擴展構(gòu)件由其電阻在規(guī)定范圍內(nèi)的半導(dǎo)體材料制成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的平行板等離子體處理裝置，包括所述等離子體擴展構(gòu)件包括環(huán)繞圓形半導(dǎo)體晶片的外周邊區(qū)域的環(huán)形等離子體擴展構(gòu)件。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的平行板等離子體處理裝置，其中所述環(huán)形等離子體擴展構(gòu)件具有嵌入半導(dǎo)體晶片表面的上表面，所述上表面具有從半導(dǎo)體晶片徑向向外延伸的一個預(yù)定寬度。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的平行板等離子體處理裝置，其中所述預(yù)定寬度根據(jù)在所述上電極和所述下電極之間產(chǎn)生等離子體的區(qū)域的范圍而確定。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的平行板等離子體處理裝置，其中所述環(huán)行等離子體擴展構(gòu)件具有在所述半導(dǎo)體晶片的外周邊區(qū)域下延伸的徑向內(nèi)部分，由此防止所述下電極暴露于所述上電極和所述下電極之間產(chǎn)生的等離子體。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的平行板等離子體處理裝置，其中所述電阻的范圍為1Ωcm到15Ωcm。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的平行板等離子體處理裝置，其中所述半導(dǎo)體材料包括硅。
全文摘要
平行板等離子體處理裝置包括上電極和設(shè)置上電極下面并與之平行延伸的下電極。下電極起半導(dǎo)體晶片臺的作用用于支撐其上的晶片。等離子體擴展構(gòu)件在下電極上半導(dǎo)體晶片的外周邊區(qū)域上緊鄰徑向向外地設(shè)置。等離子體擴展構(gòu)件由其電阻保持在規(guī)定范圍內(nèi)的半導(dǎo)體材料制成。等離子體在上和下電極之間產(chǎn)生,并穩(wěn)定在覆蓋半導(dǎo)體晶片的整個表面的區(qū)域。
文檔編號H01L21/302GK1226740SQ9812655
公開日1999年8月25日 申請日期1998年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月25日
發(fā)明者松村浩 申請人:日本電氣株式會社