CN101303965B - 一种消除蚀刻图形偏移的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种消除晶片蚀刻图形转移的方法及装置，通过将等离子轰击装置的配件聚焦环的邻近晶片边缘的表面部分磨成倒角，从而减小对等离子轰击的折射使等离子轰击保持方向。本发明能有效地解决蚀刻图形转移的问题，提高了成品率，节约了生产成本。

Description

一种消除蚀刻图形偏移的方法及装置

技术领域

本发明涉及半导体工艺制程领域，特别是涉及一种消除晶片蚀刻图形偏移的方法及装置。 

背景技术

在集成电路制程工艺中，一般分为氧化、光刻和刻蚀、掺杂、退火和杂质再分布等步骤。 

其中，光刻技术类似于照片的印相技术，光刻胶相当于相纸上的感光材料，光刻掩模相当于相片底片。光刻技术通过显影、定影、坚膜等步骤溶解掉光刻掩模上的一些区域，形成版图图形。蚀刻是将光刻掩模上的图形再转移到硅片上的技术。蚀刻的任务是将没有被光刻胶保护的硅片上层材料刻蚀掉。这些上层材料可能是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等。 

如今，在半导体封装厂中进行蚀刻一般可以使用两种装置，一种是等离子轰击为机理的装置(以下简称等离子轰击装置)，一种是气体刻蚀为机理的装置(以下简称气体刻蚀装置)。所述等离子轰击装置是干法刻蚀的一种，利用等离子轰击为原理将被轰击材料表面的原子轰出从而达到刻蚀的目的，该装置一般包括下电极和聚焦环(Focus Ring)等配件；所述气体刻蚀装置是利用气体均向性刻蚀进 行纯化学反应刻蚀。 

其中，采用等离子轰击装置进行蚀刻进行有源区蚀刻栈点时经常发现晶片边缘有深沟(DT，Deep Trench)的图形转移。 

图1是等离子轰击原理示意图。如图1所示，在实际生产中，对晶片进行等离子轰击蚀刻的过程是在等离子轰击装置中来完成的，晶片被放置于下电极上方，箭头方向表示等离子轰击的方向。所述等离子轰击的方向按照工艺要求应基本保持竖直。等离子轰击装置的腔体里面有一个命名为聚焦环(Focus Ring)的配件。所述的聚焦环的配件边缘与晶片边缘太接近，而且接触边缘不圆滑没有倒角。因此，在晶片边缘的等离子体轰击的方向产生偏离，从而造成在晶片边缘最后蚀刻的图形有偏移现象。 

图2是等离子轰击晶片表面剖面图。如图2所示，箭头方向表示等离子轰击的方向，所述的等离子轰击方向由于与聚焦环的边缘接触过近而产生倾斜。因此，蚀刻后的晶片也随着等离子轰击方向的倾斜而产生倾斜。 

由于晶片边缘芯片的蚀刻图形产生了倾斜，会造成晶片边缘芯片图形发生偏移。图3是晶片边缘芯片图形偏移示意图，梭形的区域代表有源区，圆形区域代表深沟。按照工艺标准，有源区棱角应该与深沟圆心对准。但如图3所示，有源区棱角与深沟圆心并没有对准，晶片边缘产生了图形转移。 

所述的图形转移会对晶片的成品率有所影响，实验可知会造成0.5～2％的成品率损失。图4是晶片成品率损失示意图，晶片上的黑色区域代表失效芯片，白色方格代表成品芯片。如图所示，晶片边缘有相当一部分芯片作废。

因此，晶片边缘蚀刻图形偏移会造成芯片成品率下降，浪费了人力和资源，影响了器件性能，也给后续的测试工作增加了难度和工作量。 

发明内容

为了解决上述蚀刻图形出现偏移和晶片成品率损失的问题，提出一种消除蚀刻图形转移的方法及装置，能有效地消除蚀刻图形转移并提高芯片成品率。 

一种消除晶片蚀刻图形转移的方法是通过把等离子轰击装置中邻近所述晶片边缘的聚焦环配件的邻近晶片边缘的表面磨成倒角以保持等离子轰击的方向。 

所述倒角的角度范围为15°～80°。 

所述倒角角度的最佳取值为30°。 

一种消除蚀刻图形转移的装置，所述装置的结构至少包括下电极和聚焦环。所述下电极用于提供晶片的托盘，并为晶片在蚀刻过程中提供恒温。所述聚焦环用于将等离子体聚焦到晶片，并保护下电极。所述的聚焦环在下电极的外围且邻近所述晶片边缘，所述聚焦环的邻近晶片边缘的表面磨成倒角以保持等离子轰击的方向。 

所述倒角的角度范围为15°～85°。 

所述倒角角度的最佳取值为30°。 

本发明能有效地提高芯片生产成品率，节约人力和资源，并提高了器件性能，也给后续的测试工作减少了难度和工作量。 

附图说明

图1是等离子轰击原理示意图； 

图2是等离子轰击晶片表面剖面图； 

图3是晶片边缘芯片图形偏移示意图； 

图4是晶片成品率损失示意图； 

图5是采用本发明的等离子轰击原理图； 

图6是采用本发明的晶片边缘芯片图形偏移示意图； 

图7是采用本发明的晶片成品率损失示意图； 

图8是本发明装置的俯视示意图。 

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。 

本发明的一个实施例是对二氧化硅进行蚀刻，该工序是在进行深沟蚀刻之前。图5是采用本发明的等离子轰击原理图。如图5所示，本发明将等离子轰击装置的聚焦环与晶片接近的部分磨成倒角，所述倒角基本上不会对等离子轰击的方向产生影响，使等离子轰击的角度保持竖直，从而有效地避免了蚀刻图形有偏移的现象。所述的倒角角度的取值范围为15°～85°，最佳取值为30°。 

图6是采用本发明的晶片边缘芯片图形偏移示意图。如图6所示，梭形区域为有源区，圆形区域为深沟。采用了本发明后，晶片边缘芯 片中的有源区棱角基本对准了深沟的圆心，达到了工艺要求。 

图7是采用本发明的晶片成品率损失示意图。如图7所示，晶片中黑色的区域为失效芯片，其他的为成品芯片。对比图4可知，应用本发明后，晶片成品率明显提高。实验证明应用本发明后，芯片成品率已降低到0.1％～0.3％，足见本发明的有效性。 

半导体生产厂所采用的等离子轰击装置一般包括Depo Shield，Cover Ring Outer，Base Ring，Cover Ring Inner，ESC(下电极)，Focus Ring(聚焦环)等。本发明装置对等离子轰击装置的部分配件作了部分改进。图8是本发明装置的俯视示意图。如图8所示，本发明的装置至少包括下电极和聚焦环。所述下电极用于提供晶片的托盘，并为晶片在蚀刻过程中提供恒温。所述聚焦环用于将等离子体聚焦到晶片，并保护下电极。所述的聚焦环在下电极的外围。 

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种消除晶片蚀刻图形偏移的方法，其特征在于：所述消除晶片蚀刻图形转移的方法通过把等离子轰击装置中聚焦环配件邻近晶片边缘的表面磨成倒角以保持等离子轰击的方向，其中，所述倒角的角度范围为15°～80°，所述聚焦环配件邻近所述晶片边缘。

2.根据权利要求1所述的消除晶片蚀刻图形偏移的方法，其特征在于：所述倒角角度的取值为30°。

3.一种消除晶片蚀刻图形偏移的装置，其特征在于该装置至少包括：

下电极，为晶片提供托盘，并使晶片在蚀刻过程中保持恒温；

聚焦环，将等离子体聚焦到晶片，并保护下电极；

所述聚焦环在下电极外围且邻近所述晶片边缘，所述聚焦环的邻近晶片边缘的表面磨成倒角以保持等离子轰击的方向，其中，所述倒角的角度范围为15°～80°。

4.根据权利要求3所述的一种消除晶片蚀刻图形偏移的装置，其特征在于：所述倒角角度的取值为30°。

Images