專利名稱：改善溝槽間深度差異的等離子刻蝕方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種芯片制程工藝中的刻蝕方法，特別是涉及一種改善刻蝕工 藝中芯片中心區(qū)域到邊緣區(qū)域溝槽間深度差異的等離子刻蝕方法與裝置。
背景技術：
在芯片制程中，往往需要于基片的介質層中刻蝕出通孔或溝槽，以便淀積 金屬而形成層間金屬連線以及頂層金屬。然而無可避免的，從芯片中心區(qū)域到 邊緣區(qū)域的溝槽往往會存在深度差異，而影響芯片的質量。雖然其無可避免， 但是技術人員都在不斷的探求減小此差異的刻蝕工藝。
例如，在現(xiàn)有65納米的刻蝕工藝中，芯片的中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的溝槽之 間往往存在1200埃左右的深度差異；相應地，進一步淀積氧化層時，將導致氧 化層具有較差的均勻性。請參考圖1與圖2,其分別為現(xiàn)有65納米的刻蝕工藝 中芯片從中心區(qū)域到邊緣區(qū)域的溝槽示意圖以及剩余介質層高度的晶圓示意 圖，其中圖1中(a)為中心區(qū)域的溝槽示意圖；(b)為中間區(qū)域的溝槽示意圖； (c)為邊緣區(qū)域的溝槽示意圖。由圖可見，從中心區(qū)域到邊緣區(qū)域，溝槽之間 存在深度差異，而圖2中的數(shù)據(jù)表示剩余介質層的高度H,由圖中數(shù)據(jù)可以看 出，邊緣區(qū)域與中心區(qū)域之間的深度差異在1200埃左右，最多已達1445埃。
改善以上深度差異的一種技術為于反應室中加入磁場來改進聚焦離子束的 均勻性，其往往可以將以上深度差異從1200?？s小到900埃，如圖3所示，其 為加入磁場后所得的剩余介質層高度的晶圓示意圖。由圖中數(shù)據(jù)可以看出，此 時邊緣區(qū)域與中心區(qū)域之間的深度差異已減小到900埃左右，但最多達到1016 埃，改善效果仍不夠理想。
為此，如何改善芯片的中心區(qū)域到邊緣區(qū)域的溝槽之間深度差異實為 一重 要課題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種等離子刻蝕方法以及刻蝕裝置，以改善現(xiàn)有刻 蝕工藝中芯片中心區(qū)域到邊緣區(qū)域的溝槽之間的深度差異。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種等離子刻蝕方法以及刻蝕裝置，以改善現(xiàn) 有刻蝕工藝中于芯片中心區(qū)域到邊緣區(qū)域淀積氧化層的均勻性。
為此，本發(fā)明提供一種等離子刻蝕方法，于一反應室的下極板上提供一待
刻蝕基片，以通過刻蝕于其上形成溝槽，該等離子刻蝕方法包括于反應室上 極板提供一源功率以及一第一電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導 等離子體轟擊基片表面；
于反應室上極板提供一第二電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引 導等離子體轟擊基片表面，其中反應室上極板邊緣處設有一外線圈組且外線圈 組以內設有一內線圈組，且上述第一電磁場由內線圈組產生，上述第二電》茲場 由內外線圈組共同產生。
進一步的，上述于反應室上極板提供一源功率以及一第一電磁場，以激發(fā) 刻蝕氣體產生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面的過程，還包括于反 應室下極板提供一第一偏置功率以及一第二偏置功率，以于上、下極板之間形 成一偏置電壓，以引導等離子體轟擊基片表面。
進一步的，上述于反應室上極板提供一第二電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生 等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面的過程，還包括于反應室下極板提 供一偏置功率，以于上、下極板之間形成一偏置電壓，以引導等離子體轟擊基 片表面。
進一步的，上述第二電磁場是通過向內外線圈組通以同樣大小的電流而產 生的。
本發(fā)明另提供一種等離子刻蝕裝置，具有一反應室，其內置有相對的上極 板和下極板，其中下極板用以承載待刻蝕基片，其特征是，該等離子刻蝕裝置 還包括 一源射頻功率源，連接于上述上極板； 一外線圏組，設置于上述上極 板邊緣處； 一內線圈組，設置于上述外線圈組以內，其中于一刻蝕前期，上述 源射頻功率源提供一源功率且內線圏組提供一第一電^f茲場，以激發(fā)刻蝕氣體產 生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面；且于該刻蝕后期，上述內、外線圏組共同作用，產生一第二電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導等 離子體轟擊基片表面。
進一步的，所述的等離子刻蝕裝置還包括 一第一偏置射頻功率源和一第 二偏置射頻功率源，連接于上述下極板，其中于上述刻蝕前期，該第一偏置射 頻功率源以及第二偏置射頻功率源分別提供一第一偏置功率以及一第二偏置功 率，以于上、下極板之間形成一第一偏置電壓，以引導等離子體轟擊基片表面； 且于上述刮蝕后期，該第一偏置射頻功率源或者第二偏置射頻功率源提供一偏 置功率，以于上、下極板之間形成一第二偏置電壓，以引導等離子體轟擊基片 表面。
進一步的，所述的等離子刻蝕裝置還包括 一邊緣支架，設置于上述上極 板的邊緣處，其中上述外線圈組繞設于該邊緣支架上。
綜上所述，本發(fā)明所提供的等離子刻蝕方法，將溝槽刻蝕過程拆分為兩步， 并采用不同刻蝕參數(shù)加以控制，從而改善了芯片中心區(qū)域到邊緣區(qū)域的溝槽之 間的深度差異。
圖1為現(xiàn)有65納米的刻蝕工藝中芯片從中心區(qū)域到邊緣區(qū)域的溝槽示意
圖2為現(xiàn)有65納米的刻蝕工藝中芯片從中心區(qū)域到邊緣區(qū)域剩余介質層高 度的晶圓示意圖3為現(xiàn)有工藝中加入磁場后所得的剩余介質層高度的晶圓示意圖4為本發(fā)明 一 實施例所提供的等離子刻蝕裝置的截面示意圖5為本發(fā)明一實施例中溝槽刻蝕前期所產生的等離子體區(qū)示意圖6為本發(fā)明 一實施例中溝槽刻蝕后期所產生的等離子體區(qū)示意圖7為本發(fā)明一實施例所提供的等離子刻蝕方法的流程圖8為本發(fā)明一實施例中所得的剩余介質層高度的晶圓示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明。
請參考圖4,其為本發(fā)明一實施例所提供的等離子刻蝕裝置的截面示意圖。 如圖所示，該等離子刻蝕裝置具有一反應室100,其內置有相對的上極板102以 及下極板104,其中下極板104用以承載待刻蝕基片200。其中上極板102邊緣 處設置有外線圈組106，而外線圈組106以內設置有內線圈組108;且源射頻功 率源IIO連接于上極板102。則于溝槽刻蝕前期，源射頻功率源IIO提供的源功 率以及內線圈組108提供的第一電磁場激發(fā)刻蝕氣體以產生等離子體，形成了 如圖5所示的等離子體區(qū)120;于溝槽刻蝕后期，內線圏組108與外線圈組106 共同作用，產生第二電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，形成了如圖6所 示的等離子體區(qū)130。此外，產生的等離子體需在偏置電壓的作用下，轟擊基片 表面，而進行刻蝕。故下極板104連接有至少一偏置射頻功率源112，以提供偏 置功率，于上下極板之間形成偏置電壓，來引導等離子體轟擊基片表面。
于本發(fā)明一實施例中，下極板104連接有兩偏置射頻功率源114以及116, 如圖5所示，其于溝槽刻蝕前期，分別提供第一偏置功率以及第二偏置功率， 以于上、下極板102和104之間形成偏置電壓，引導等離子體轟擊基片表面。 而于溝槽刻蝕后期，僅一個偏置射頻功率源進行工作，如偏置射頻功率源114， 以提供第一偏置功率，于上、下極板102和104之間形成偏置電壓，引導等離 子體轟擊基片表面(如圖6)。
此外，上極板102的邊緣處可設置邊緣支架118,而使外線圏組106繞設于其上。
為了更清楚的描述本發(fā)明所提供的等離子刻蝕方法，以下將引出具體數(shù)據(jù)， 力口以詳細i兌明。
請參考圖7,其為本發(fā)明一實施例所提供的等離子刻蝕方法的流程圖。如圖 所示，該等離子刻蝕方法包括如下步驟
Sl:于反應室100的下極板104上提供待刻蝕基片200;
S2:于反應室100上極板102提供源功率以及第一電磁場，以激發(fā)刻蝕氣
體產生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面；
S3:于反應室上極板102提供第二電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體， 并引導等離子體轟擊基片表面。其中，第一電石茲場由內線圈組108產生，第二電》茲場由內外線圈組108和 106共同產生。
此外，為了引導等離子體轟擊基片表面，步驟S2還包括于反應室100的 下極板104提供第一偏置功率以及第二偏置功率，以于上、下極板之間形成偏 置電壓，引導等離子體轟擊基片表面；而步驟S3還包括于反應室100的下極 板104提供第一偏置功率，以于上、下極板之間形成另一偏置電壓，引導等離 子體轟擊基片表面。
其中上述各源功率、偏置功率以及磁場的大小在具體操作中均可通過設置 刻蝕參數(shù)而實現(xiàn)，如表1所示，其中對本發(fā)明相關的參數(shù)加以說明，其他參數(shù) 為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。
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表1
ME1所在的行為溝槽刻蝕前期對應的刻蝕參數(shù)其中源功率為300W，其 可通過向源射頻功率源110提供160MHz的輸入而實現(xiàn);第一偏置功率以及第 二偏置功率分別為2000W和150W，分別通過向偏置射頻功率源114和偏置射 頻功率源116提供13MHz和2MHz的輸入而實現(xiàn)；同時，僅向內線圏組108輸 入7A的電流來獲得第一磁場。在這組參數(shù)的控制下，完成對基片的第一次刻蝕。
ME2所在的行為溝槽刻蝕后期對應的刻蝕參數(shù)此時，第一偏置功率為 2000W,通過向偏置射頻功率源提供13MHz的輸入而實現(xiàn)；同時，向內、外線 圈組108和106輸入3A的電流來獲得第二磁場。在這組參數(shù)的控制下，完成對 基片的第二次刻蝕。而于基片上形成隔離溝槽。
在以上參數(shù)的設定下，獲得如圖8所示的剩余介質層高度的晶圓示意圖。 可見芯片中心區(qū)域到邊緣區(qū)域的溝槽之間的深度差異減小到了 540埃，獲得了 極大的改善。其得益于內外線圏組的設定及在刻蝕中的控制方式。以上僅為舉例，并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明所保護的范圍當以權利要求 書為準。
權利要求
1.一種等離子刻蝕方法，于一反應室的下極板上提供一待刻蝕基片，以通過刻蝕于其上形成溝槽，其特征是，該等離子刻蝕方法包括于反應室上極板提供一源功率以及一第一電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面；于反應室上極板提供一第二電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面，其中反應室上極板邊緣處設有一外線圈組且外線圈組以內設有一內線圈組，且上述第一電磁場由內線圈組產生，上述第二電磁場由內外線圈組共同產生。
2. 根據(jù)權利要求1所述的等離子刻蝕方法，其特征是，其中上述于反應室 上極板提供一源功率以及一第一電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引 導等離子體轟擊基片表面的過程，還包括于反應室下極板提供一第一偏置功率以及一第二偏置功率，以于上、下極 板之間形成一偏置電壓，引導等離子體轟擊基片表面。
3. 根據(jù)權利要求1所述的等離子刻蝕方法，其特征是，其中上述于反應室 上極板提供一第二電i茲場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導等離子體轟 擊基片表面的過程，還包括于反應室下極板提供一偏置功率，以于上、下極板之間形成一偏置電壓， 引導等離子體轟擊基片表面。
4. 根據(jù)權利要求1所述的等離子刻蝕方法，其特征是，其中上述第二電磁 場是通過向內外線圏組通以同樣大小的電流而產生的。
5. —種等離子刻蝕裝置，具有一反應室，其內置有相對的上極板和下極板， 其中下極板用以承載待刻蝕基片，其特征是，該等離子刻蝕裝置還包括一源射頻功率源，連接于上述上極板； 一外線圈組，設置于上述上極板邊緣處； 一內線圏組，設置于上述外線圏組以內，其中于一刻蝕前期，上述源射頻功率源提供一源功率且內線圈組提供一第一電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面；且于該刻蝕后期，上述內、外線圈組共同作用，產生一第二電磁場，以激 發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面。
6. 根據(jù)權利要求5所述的等離子刻蝕裝置，其特征是，還包括 一第一偏置射頻功率源和一第二偏置射頻功率源，連接于上述下極板， 其中于上述刻蝕前期，該第一偏置射頻功率源以及第二偏置射頻功率源分別提供一第一偏置功率以及一第二偏置功率，以于上、下極板之間形成一第一 偏置電壓，以引導等離子體轟擊基片表面；且于上述刻蝕后期，該第一偏置射頻功率源或者第二偏置射頻功率源提供 一偏置功率，以于上、下極板之間形成一第二偏置電壓，以引導等離子體轟擊 基片表面。
7. 根據(jù)權利要求5所述的等離子刻蝕裝置，其特征是，還包括 一邊緣支架，設置于上述上極板的邊緣處， 其中上述外線圈組繞設于該邊緣支架上。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種改善溝槽間深度差異的等離子刻蝕方法與裝置，將溝槽刻蝕過程拆分為兩步，并采用不同刻蝕參數(shù)加以控制，從而改善了芯片中心區(qū)域到邊緣區(qū)域的溝槽之間的深度差異。該方法包括如下步驟于反應室上極板提供一源功率以及一第一電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面；于反應室上極板提供一第二電磁場，以激發(fā)刻蝕氣體產生等離子體，并引導等離子體轟擊基片表面，其中反應室上極板邊緣處設有一外線圈組且外線圈組以內設有一內線圈組，且上述第一電磁場由內線圈組產生，上述第二電磁場由內外線圈組共同產生。
文檔編號H05H1/46GK101587820SQ20081003767
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權日2008年5月20日
發(fā)明者鳴 周, 尹曉明 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司