CN102694525B - 双频滤波装置及其处理方法和半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双频滤波装置及其处理方法和半导体设备。该双频滤波装置，包括：低频滤波单元和高频滤波单元；所述低频滤波单元的输出端连接至公共输出端，所述低频滤波单元的输入端用于导入低频功率，且所述低频滤波单元用于阻隔来自所述高频滤波单元的高频功率以防止所述高频功率接地导通；所述高频滤波单元的输出端连接至所述公共输出端，所述高频滤波单元的输入端用于导入高频功率，且所述高频滤波单元用于阻隔来自所述低频滤波单元的低频功率以防止所述低频功率接地导通。本发明的技术方案中，双频滤波装置可形成理想的低频通路和高频通路，从而使该双频滤波装置能够更加理想的将低频功率和高频功率导入下电极。

Description

双频滤波装置及其处理方法和半导体设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种双频滤波装置及其处理方法和半导体设备。

背景技术

等离子体设备广泛用于当今的半导体、太阳能电池、平板显示等制造工艺中。在目前的制造工艺中，已经使用的等离子体设备包括：直流放电等离子体设备、电容耦合等离子体(CapacitivelyCoupledPlasma，简称：CCP)设备、电感耦合等离子体(InductivelyCoupledPlasma，以下简称：ICP)设备以及电子回旋共振等离子体(ElectronCyclotronResonancePlasma，以下简称：ECR)设备。目前，上述等离子体设备被广泛应用于物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，简称：PVD)、等离子体刻蚀以及等离子体化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，简称：CVD)等工艺。现今采用比较广泛的等离子体设备为电感耦合等离子体设备，由于电感耦合等离子设备可以在较低工作气压下获得高密度的等离子体，而且结构简单、造价低，因此是比较理想的等离子体设备。

目前，在ICP设备刻蚀工艺中，尤其是在对深硅进行刻蚀的工艺中，等离子体设备通常采用两个射频电源，该两个射频电源包括高频电源和低频电源，即采用双频的方式。图1为一种等离子体设备的结构示意图，如图1所示，该等离子体设备包括反应腔室、下电极13、双频滤波装置14、高频匹配器15、低频匹配器16、高频电源17、低频电源18、电感耦合线圈19、匹配器20和射频电源21。其中，反应腔室可包括腔体11和位于腔体11顶部的介质窗口12。下电极13可包括静电卡盘和基座，下电极13位于腔体11的内部，静电卡盘上放置有晶圆22。电感耦合线圈19位于介质窗口12上方，并通过匹配器20和射频电源21连接。高频电源17通过高频匹配器15与双频滤波装置14连接，低频电源18通过低频匹配器16与双频滤波装置14连接，双频滤波装置14连接至下电极13，从而实现使下电极13与不同频率的射频电源连接。其中，高频电源17的频率取值范围可以为MHz级别，低频电源18的频率取值范围可以为KHz级别，例如：高频电源17的频率可以为13.56MHz，低频电源18的频率可以为几百KHz。

高频电源17和低频电源18通过双频滤波装置14连接至下电极13，两个射频电源的频率对腔体11内的等离子体产生的自偏压有不同的影响，通过调节这两个射频电源功率的大小，实现对产生等离子体自偏压等的控制，从而达到等离子设备的工艺要求。图2为图1中双频滤波装置的结构示意图，如图2所示，该双频滤波装置包括高通滤波电路和低通滤波电路。高通滤波电路包括第一电容C1和第一电感L1，第一电容C1的输入端连接至高频匹配器15，第一电感L1的输入端连接至第一电容C1的输出端，第一电感L1的输出端接地，并且第一电容C1的输出端和第一电感L1的输入端连接至公共输出端。低通滤波电路包括第二电容C2和第二电感L2，第二电感L2的输入端连接至低频匹配器16，第二电容C2的输入端连接至第二电感L2的输出端，第二电容C2的输出端接地，并且第二电感L2的输出端和第二电容C2的输入端连接至公共输出端。公共输出端连接至下电极13。其中，高通滤波电路具有通高频功率阻低频功率的作用，因此来自高频电源17的高频功率可以通过高频匹配器15和高通滤波电路后到达下电极13，从而通过双频滤波装置14中的高通滤波电路形成高频电源17和下电极13之间的高频通路；低通滤波电路具有通低频功率阻高频功率的作用，因此来自低频电源18的低频功率可以通过低频匹配器16和低频滤波电路后到达下电极13，从而通过双频滤波装置14中的低频滤波电路形成低频电源18和下电极13之间的低频通路。

但是，如图2所示，由于第二电容C2接地，所以高频功率会通过第二电容C2到达大地，从而通过双频滤波装置14中的第二电容C2形成高频电源17与地之间的高频通路，这导致大部分高频功率会通过第二电容C2到达大地，而不会通过高频电源和下电极之间的高频通路到达下电极13；同时由于第一电感L1接地，所以低频功率会通过第一电感L1到达大地，从而通过双频滤波装置14中的第一电感L1形成低频电源18与地之间的低频通路，这导致大部分低频功率会通过第一电感L1到达大地，而不会通过低频电源和下电极之间的低频通路到达下电极13。综上所述，通过双频滤波装置难以形成理想的低频通路和高频通路，使高频电源的大部分高频功率难以通过高频通路到达下电极以及低频电源的大部分低频功率难以通过低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置无法理想的将低频功率和高频功率导入下电极。

发明内容

本发明提供一种双频滤波装置及其处理方法和半导体设备，用以解决双频滤波装置难以形成理想的高频通路和低频通路，导致双频滤波装置无法理想的将低频功率和高频功率导入下电极的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种双频滤波装置，包括：低频滤波单元和高频滤波单元；

所述低频滤波单元的输出端连接至公共输出端，所述低频滤波单元的输入端用于导入低频功率，且所述低频滤波单元用于阻隔来自所述高频滤波单元的高频功率以防止所述高频功率接地导通；

所述高频滤波单元的输出端连接至所述公共输出端，所述高频滤波单元的输入端用于导入高频功率，且所述高频滤波单元用于阻隔来自所述低频滤波单元的低频功率以防止所述低频功率接地导通。

进一步地，所述高频滤波单元包括高频匹配器；

所述高频滤波单元的输入端为高频匹配器的输入端，所述高频匹配器的输入端用于导入所述高频功率；

所述高频滤波单元的输出端为高频匹配器的输出端，所述高频匹配器的输出端连接至所述公共输出端。

进一步地，所述低频滤波单元包括低通滤波电路，低通滤波电路包括第一电容和第一电感，所述第一电容的输出端接地；

所述低频滤波单元的输出端为第一电感的输出端，所述第一电感的输出端连接至所述公共输出端；

所述低频滤波单元的输入端为低频公共输入端，所述第一电容的输入端和所述第一电感的输入端连接至低频公共输入端，所述低频公共输入端用于导入所述低频功率。

进一步地，所述高频滤波单元包括高通滤波电路，所述高通滤波电路包括第二电容和第二电感，所述第二电感的输出端接地；

所述高频滤波单元的输入端为高频公共输入端，所述第二电感的输入端和所述第二电容的输入端连接至所述高频公共输入端，所述高频公共输入端用于导入所述高频功率；

所述高频滤波单元的输出端为所述第二电容的输出端，所述第二电容的输出端连接至所述公共输出端。

进一步地，所述低频滤波单元包括用于对所述低频功率进行滤波的高频带阻电路，所述高频带阻电路包括第一电容和第一电感，所述第一电容和所述第一电感并联连接；

所述低频滤波单元的输出端包括所述第一电容的输出端和所述第一电感的输出端，所述第一电容的输出端和所述第一电感的输出端连接至所述公共输出端；所述低频滤波单元的输入端为低频公共输入端，所述第一电感的输入端和所述第一电容的输入端连接至所述低频公共输入端，所述低频公共输入端用于导入所述低频功率。

进一步地，所述高频滤波单元包括用于对所述高频功率进行滤波的高频带通电路，所述高频带通电路包括第二电容和第二电感，所述第二电感的输出端连接至所述第二电容的输入端；

所述高频滤波单元的输入端为高频公共输入端，所述第二电感的输入端连接至高频公共输入端，所述高频公共输入端用于导入所述高频功率；

所述高频滤波单元的输出端为所述第二电容的输出端，所述第二电容的输出端连接至所述公共输出端。

进一步地，所述高频滤波单元包括用于对所述高频功率进行滤波的高频带通电路，所述高频带通电路包括第二电容和第二电感，所述第二电容的输出端连接至所述第二电感的输入端；

所述高频滤波单元的输入端为所述高频公共输入端，所述第二电容的输入端连接至高频公共输入端，所述高频公共输入端用于导入所述高频功率；

所述高频滤波单元的输出端为所述第二电感的输出端，所述第二电感的输出端连接至所述公共输出端。

进一步地，所述高频滤波单元还包括第三电感，所述第三电感的输入端连接至所述高频公共输入端，所述第三电感的输出端接地。

进一步地，所述低频滤波单元还包括第三电容，所述第三电容的输入端连接至所述低频公共输入端，所述第三电容的输出端接地。

为实现上述目的，本发明还提供了一种半导体设备，包括：反应腔室、上电极、下电极、高频电源、低频电源和上述双频滤波装置，所述上电极和所述下电极对应地设置于所述反应腔室的顶部和底部，所述高频电源向所述双频滤波装置提供高频功率，所述低频电源向所述双频滤波装置提供低频功率，所述双频滤波装置的公共输出端连接至所述下电极。

本发明还提供了一种双频滤波装置的处理方法，所述方法基于上述双频滤波装置；

所述方法包括：所述双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率和/或高频功率。

进一步地，所述双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率具体包括：所述双频滤波装置在低频工艺处理期间通过公共输出端输出低频功率。

进一步地，所述双频滤波装置通过公共输出端输出高频功率具体包括：所述双频滤波装置在高频工艺处理期间通过公共输出端输出高频功率。

进一步地，所述双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率和高频功率具体包括：所述双频滤波装置在双频工艺处理期间通过公共输出端输出低频功率和高频功率。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的双频滤波装置包括低频滤波单元和高频滤波单元，该低频滤波单元用于阻隔来自高频滤波单元的高频功率以防止高频功率接地导通，高频滤波单元用于阻隔来自低频滤波单元的低频功率以防止低频功率接地导通，在高频滤波单元阻隔低频功率的作用下通过低频滤波电路可形成理想的低频通路，以及在低频滤波单元阻隔高频功率的作用下通过高通滤波电路可形成理想的高频通路，使大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置能够更加理想地将低频功率和高频功率导入下电极。

本发明提供的半导体设备包括双频滤波装置，该双频滤波装置包括低频滤波单元和高频滤波单元，在高频滤波单元阻隔低频功率的作用下通过低频滤波电路可形成理想的低频通路，以及在低频滤波单元阻隔高频功率的作用下通过高通滤波电路可形成理想的高频通路，使高频电源的大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使低频电源的大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使该半导体设备能够更加理想的将低频电源提供的低频功率和高频电源提供的高频功率导入下电极。

本发明提供的双频滤波装置的处理方法基于双频滤波装置，该方法包括双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率和/或高频功率。该方法中双频滤波装置能够形成理想的低频通路和高频通路，使大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置能够通过公共输出端更加理想地将低频功率和高频功率输出给下电极。

附图说明

图1为一种等离子体设备的结构示意图；

图2为图1中双频滤波装置的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种双频滤波装置的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种双频滤波装置的结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的一种双频滤波装置的结构示意图；

图6为本发明实施例四提供的一种双频滤波装置的结构示意图；

图7为本发明实施例五提供的一种双频滤波装置的结构示意图；

图8为本发明实施例六提供的一种双频滤波装置的结构示意图；

图9为本发明实施例七提供的一种双频滤波装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的双频滤波装置及其处理方法和半导体设备进行详细描述。

图3为本发明实施例一提供的一种双频滤波装置的结构示意图，如图3所示，该双频滤波装置3包括低频滤波单元和高频滤波单元。该低频滤波单元的输出端连接至公共输出端312，该低频滤波单元的输入端用于导入低频功率，且低频滤波单元用于阻隔来自高频滤波单元的高频功率以防止高频功率接地导通。该高频滤波单元的输出端连接至公共输出端312，高频滤波单元的输入端用于导入高频功率，且高频滤波单元用于阻隔来自低频滤波单元的低频功率以防止低频功率接地导通。

本实施例中，该低频滤波单元包括低通滤波电路31。该低通滤波电路31包括：第一电容C1和第一电感L1，第一电容C1的输出端313b接地。该低频滤波单元的输出端为第一电感L1的输出端311b，第一电感L1的输出端311b连接至公共输出端312；该低频滤波单元的输入端为低频公共输入端311c，第一电容C1的输入端313a和第一电感L1的输入端311a连接至低频公共输入端311c，低频公共输入端311c用于导入该低频功率。

具体地，本实施例中，高频滤波单元包括高频匹配器332，高频匹配器332具有较好的低通滤波作用，且能够阻隔来自低频滤波电路31的低频功率以防止低频功率接地导通。该高频滤波单元的输入端为高频匹配器332的输入端332a，高频匹配器332的输入端332a用于导入高频功率。该高频滤波单元的输出端为高频匹配器332的输出端332b，高频匹配器332的输出端332b连接至公共输出端312。并且由于高频匹配器332和第一电感L1同时连接至公共输出端312，因此高频匹配器332和第一电感L1连接。

本实施例中，高频匹配器332可连接至高频电源331，该高频电源331可向高频匹配器332提供高频功率，从而实现高频匹配器332的输入端332a导入高频功率。其中，高频匹配器332可使高频电源331的输出阻抗和该高频匹配器332的输入阻抗相匹配。

低频公共输入端311c可直接连接至低频电源321，或者通过低频匹配器322连接至低频电源321。其中，低频电源321用于提供低频功率。若低频公共输入端311c直接连接至低频电源321，则低频电源321直接向低频公共输入端311c提供低频功率，从而实现低频公共输入端311c导入低频功率；若低频公共输入端311c通过低频匹配器322连接至低频电源321，则低频电源321可通过低频匹配器322向低频公共输入端311c提供低频功率，从而实现低频公共输入端311c导入低频功率。本实施例采用的是低频公共输入端311c通过低频匹配器322连接至低频电源321的情况。其中，低频匹配器322可使低频电源321的输出阻抗和低频匹配器321的输入阻抗相匹配。

本实施例中，低通滤波电路31具有通低频功率阻高频功率的作用，因此低频电源321提供的低频功率可依次通过低频匹配器322和低通滤波电路31后从公共输出端312到达下电极34。由于高频滤波单元中仅包括高频匹配器332，且高频匹配器332均为由多个电容所组成的结构，因此该高频滤波单元(即：高频匹配器)阻隔了来自低通滤波电路31的低频功率，从而使来自低通滤波电路31的低频功率只能通过公共输出端312到达下电极34。综上所述，通过低通滤波电路和低频电源可直接形成下电极和低频电源之间的低频通路，并且由于高频滤波单元具有阻隔来自低频滤波电路31的低频功率以防止低频功率接地导通的作用，因此来自低通滤波电路31的低频功率只能通过公共输出端312到达下电极34而无法接地导通，从而在高频匹配器阻隔低频功率的作用下通过该低通滤波电路可形成更加理想的低频通路，使低频电源提供的大部分低频功率能够到达下电极。

本实施例中，高频匹配器332除了具有阻抗匹配的作用之外，还具有低频滤波的作用，即：通高频功率阻低频功率的作用，因此高频电源331提供的高频功率可通过高频匹配器332后从公共输出端312到达下电极34。由于高频匹配器332与低通滤波电路31中的第一电感L1直接连接，不与接地的第一电容C1直接连接，又由于第一电感L1具备通低频功率阻高频功率的作用，因此来自高频匹配器332的高频功率无法依次通过低通滤波电路31中的第一电感L1和接地的第一电容C1到达大地，该高频功率只能通过公共输出端312到达下电极34。综上所述，通过高频匹配器和高频电源可直接形成下电极和高频电源之间的高频通路，并且由于低通滤波电路31具有阻隔高频功率的作用，因此来自高频匹配器332的高频功率只能通过公共输出端312到达下电极34而无法接地导通，从而在低通滤波电路阻隔高频功率的作用下通过该高频匹配器可形成理想的高频通路，使高频电源提供的大部分高频功率能够到达下电极。

本实施例提供的双频滤波装置包括低通滤波电路和高频匹配器，低通滤波电路包括第一电容和第一电感，第一电感的输出端连接至公共输出端，第一电容的输入端和第一电感的输入端连接至低频公共输入端，第一电容的输出端接地，高频匹配器的输出端连接至公共输出端，高频匹配器的输入端用于导入高频功率。本实施例中，在高频匹配器阻隔低频功率的作用下通过低频滤波电路可形成理想的低频通路，以及在低通滤波电路阻隔高频功率的作用下通过该高频匹配器可形成理想的高频通路，使大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置更加有效地将低频功率和高频功率导入下电极。

图4为本发明实施例二提供的一种双频滤波装置的结构示意图，如图4所示，该双频滤波装置3包括低频滤波单元和高频滤波单元。高频滤波单元包括高通滤波电路35，该高通滤波电路35包括：第二电容C2和第二电感L2，第二电感L2的输出端351b接地。本实施例中，高频滤波单元的输入端为高频公共输入端351e。其中，第二电感L2的输入端351a和第二电容C2的输入端351c连接至高频公共输入端351e。高频公共输入端351e用于导入高频功率；高频滤波单元的输出端为第二电容C2的输出端351d，第二电容C2的输出端351d连接至公共输出端312。低频滤波单元包括低通滤波电路31，对低通滤波电路31的描述可参见上述实施例一，此处不再赘述。

本实施例中，该高频滤波单元的输出端为第二电容C2的输出端351d，第二电容C2的输出端351d连接至公共输出端312。并且由于第二电容C2和第一电感L1同时连接至公共输出端312，因此第二电容C2和第一电感L1连接。

高频公共输入端351e可直接连接至高频电源331，或者通过高频匹配器332连接至高频电源331。其中，高频电源331用于提供高频功率。若高频公共输入端351e直接连接至高频电源331，则高频电源331直接向高频公共输入端351e提供高频功率，从而实现高频公共输入端351e导入高频功率；若高频公共输入端351e通过高频匹配器332连接至高频电源331，则高频电源331可通过高频匹配器332向高频公共输入端351e提供高频功率，从而实现高频公共输入端351e导入高频功率。本实施例采用的是高频公共输入端351e通过高频匹配器332连接至高频电源331的情况。其中，高频匹配器332可使高频电源331的输出阻抗和高频匹配器332的输入阻抗相匹配。

与上述实施例一相比，由于本实施例中高频滤波单元包括高通滤波电路35，因此对高频功率起到滤波作用的主要是高通滤波电路35，本实施例中高频匹配器332主要起到阻抗匹配的作用。

本实施例中，低频公共输入端311c可直接连接至低频电源321，或者通过低频匹配器322连接至低频电源321。具体描述可参见上述实施例一，此处不再赘述。

本实施例中，该低通滤波电路31具有通低频功率阻高频功率的作用，因此低频电源321提供的低频功率会依次通过低频匹配器322和低通滤波电路31后从公共输出端312到达下电极34。由于高通滤波电路35中的第二电容C2与低通滤波电路31中的第一电感L1直接连接，不与接地的第一电容C1直接连接，又由于第一电感L1具备阻隔高频功率的作用，因此来自高通滤波电路35的高频功率无法依次通过低通滤波电路31中的第一电感L1和接地的第一电容C1到达大地，该高频功率只能通过公共输出端312到达下电极34。综上所述，通过高通滤波电路和高频电源可直接形成下电极和高频电源之间的高频通路，并且由于低通滤波电路31具有阻隔高频功率的作用，因此来自高通滤波电路35的高频功率只能通过公共输出端312到达下电极34而无法接地导通，从而在低通滤波电路阻隔高频功率的作用下通过该高通滤波电路可形成理想的高频通路，使高频电源提供的大部分高频功率能够到达下电极。

本实施例中，该高通滤波电路35具有通高频功率阻低频功率的作用，因此高频电源331提供的高频功率会依次通过高频匹配器332和高通滤波电路35后从公共输出端312到达下电极34。由于低通滤波电路31中的第一电感L1与高通滤波电路35中的第二电容C2直接连接，不与接地的第二电感L2直接连接，又由于第二电感L2具备阻隔低频功率的作用，因此来自低通滤波电路31的低频功率无法依次通过高通滤波电路35中的第二电容C2和接地的第二电感L2到达大地，该低频功率只能通过公共输出端312到达下电极34。综上所述，通过低通滤波电路和低频电源可直接形成下电极和低频电源之间的低频通路，并且由于高通滤波电路35具有阻隔低频功率的作用，因此来自低通滤波电路31的低频功率只能通过公共输出端312到达下电极34而无法接地导通，从而在高通滤波电路阻隔低频功率的作用下通过该低通滤波电路可形成理想的低频通路，使低频电源提供的大部分低频功率能够到达下电极。

本实施例提供的双频滤波装置包括低通滤波电路和高通滤波电路，该低通滤波电路包括第一电容和第一电感，该高通滤波电路包括第二电容和第二电感。第一电感的输出端连接至公共输出端，第一电容的输入端和第一电感的输入端连接至低频公共输入端，第一电容的输出端接地，低频公共输入端用于导入低频功率；第二电感的输入端和第二电容的输入端连接至高频公共输入端，第二电感的输出端接地，高频公共输入端用于导入所述高频功率，第二电容的输出端连接至公共输出端。本实施例中，在高通滤波电路阻隔低频功率的作用下通过低频滤波电路可形成理想的低频通路，以及在低通滤波电路阻隔高频功率的作用下通过高通滤波电路可形成理想的高频通路，使大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置更加有效地将低频功率和高频功率导入下电极。

图5为本发明实施例三提供的一种双频滤波装置的结构示意图，如图5所示，该双频滤波装置4包括低频滤波单元和高频滤波单元。低频滤波单元的输出端连接至公共输出端412，该低频滤波单元的输入端用于导入低频功率，且低频滤波单元用于阻隔来自高频滤波单元的高频功率以防止高频功率接地导通。高频滤波单元的输出端连接至公共输出端412，高频滤波单元的输入端用于导入高频功率，且高频滤波单元用于阻隔来自低频滤波单元的低频功率以防止低频功率接地导通。

本实施例中，低频滤波单元包括用于对低频功率进行滤波的高频带阻电路41。该高频带阻电路41包括第一电容C1和第一电感L1。第一电容C1和第一电感L1并联连接。低频滤波单元的输出端包括第一电容C1的输出端411b和第一电感L1的输出端411d，第一电容C1的输出端411b和第一电感L1的输出端411d连接至公共输出端412；低频滤波单元的输入端为低频公共输入端411e，第一电感L1的输入端411c和第一电容C1的输入端411a连接至低频公共输入端411e，低频公共输入端411e用于导入低频功率。其中，第一电容C1和第一电感L1并联连接的方式具体为：第一电容C1的输入端411a和第一电感L1的输入端411c连接，第一电容C1的输出端411b和第一电感L1的输出端411d连接。

具体地，本实施例中，高频滤波单元包括高频匹配器432，高频匹配器432具有较好的低频滤波作用，且能够阻隔来自高频带阻电路41的低频功率以防止低频功率接地导通。该高频滤波单元的输入端为高频匹配器432的输入端432a，高频匹配器432的输入端432a用于导入高频功率。该高频滤波单元的输出端为高频匹配器432的输出端432b，高频匹配器432的输出端432b连接至公共输出端412。

本实施例中，高频匹配器432可连接至高频电源431，该高频电源431可向高频匹配器432提供高频功率，从而实现高频匹配器432的输入端432a导入高频功率。其中，高频匹配器432可使高频电源431的输出阻抗和该高频匹配器432的输入阻抗相匹配。

低频公共输入端411e可直接连接至低频电源421，或者通过低频匹配器422连接至低频电源421。其中，低频电源421用于提供低频功率。若低频公共输入端411e直接连接至低频电源421，则低频电源421直接向低频公共输入端411e提供低频功率，从而实现低频公共输入端411e导入低频功率；若低频公共输入端411e通过低频匹配器422连接至低频电源421，则低频电源421可通过低频匹配器422向低频公共输入端411e提供低频功率，从而实现低频公共输入端411e导入低频功率。本实施例采用的是低频公共输入端411e通过低频匹配器422连接至低频电源421的情况。其中，低频匹配器422用于使低频电源421提供的输出阻抗和低频匹配器422的输入阻抗相匹配。

本实施例中，该高频带阻电路41具有通低频功率阻高频功率的作用，因此低频电源421提供的低频功率会依次通过低频匹配器422和高频带阻电路41后从公共输出端412到达下电极44。由于高频滤波单元中仅包括高频匹配器432，且高频匹配器432均为由多个电容所组成的结构，因此该高频滤波单元(即：高频匹配器)阻隔了来自高频带阻电路41的低频功率，从而使来自高频带阻电路41的低频功率只能通过公共输出端412到达下电极44。综上所述，通过高频匹配器432和低频电源421可直接形成下电极和低频电源之间的低频通路，并且由于高频匹配器432具有阻隔来自低频滤波电路41的低频功率以防止低频功率接地导通的作用，因此来自高频带阻电路41的低频功率只能通过公共输出端412到达下电极44而无法接地导通，从而在高频匹配器阻隔低频功率的作用下通过该高频带阻电路形成理想的低频通路，使低频电源提供的大部分低频功率能够到达下电极。

本实施例中，高频匹配器432除了具有阻抗匹配的作用之外，还具有低频滤波的作用，即：通高频功率阻低频功率的作用，因此高频电源431提供的高频功率可通过高频匹配器432后从公共输出端412到达下电极44。由于高频带阻电路41中不存在接地的电容，因此该高频带阻电路41阻隔了来自高频匹配器432的高频功率，从而使来自高频带阻电路41的低频功率只能通过公共输出端412到达下电极44。综上所述，通过高频匹配器和高频电源可直接形成下电极和高频电源之间的高频通路，并且由于高频滤波单元中仅包括高频匹配器432具有阻隔来自高频带阻电路41的低频功率的作用，因此来自高频带阻电路41的低频功率只能通过公共输出端412到达下电极44而无法接地导通，从而在高频滤波单元(即：高频匹配器)阻隔低频功率的作用下通过该高频带阻电路形成理想的高频通路，使高频电源提供的大部分高频功率能够到达下电极。

本实施例提供的双频滤波装置包括高频带阻电路和高频匹配器，高频匹配器的输出端连接至公共输出端，高频匹配器的输入端用于导入高频功率，高频带阻电路包括第一电容和第一电感，第一电容和第一电感并联连接，第一电容的输出端和第一电感的输出端连接至公共输出端，第一电感的输入端和第一电容的输入端连接至低频公共输入端，低频公共输入端用于导入低频功率，高频匹配器的输出端连接至公共输出端，高频匹配器的输入端用于导入高频功率。本实施例中，在高频匹配器阻隔低频功率的作用下通过高频带阻电路可形成理想的低频通路，以及在高频带阻电路阻隔高频功率的作用下通过高频匹配器可形成理想的高频通路，使大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使低频电源的大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置更加理想的将低频功率和高频功率导入下电极。

图6为本发明实施例四提供的一种双频滤波装置的结构示意图，如图6所示，该双频滤波装置3包括低频滤波单元和高频滤波单元。高频滤波单元包括用于对高频功率进行滤波的高频带通电路45，该高频带通电路45包括：第二电容C2和第二电感L2。其中，第二电感L2的输出端415b连接至第二电容C2的输入端415c。高频滤波单元的输入端为高频公共输入端415e，第二电感L2的输入端415a连接至高频公共输入端415e，高频公共输入端415e用于导入高频功率。高频滤波单元的输出端为第二电容C2的输出端415d，第二电容C2的输出端415d连接至公共输出端412。低频滤波单元包括用于对低频功率进行滤波的高频带阻电路41，对高频带阻电路41的描述可参见上述实施例三，此处不再赘述。

高频公共输入端415e可直接连接至高频电源431，或者通过高频匹配器432连接至高频电源431。其中，高频电源431用于提供高频功率。若高频公共输入端415e直接连接至高频电源431，则高频电源431直接向高频公共输入端415e提供高频功率，从而实现高频公共输入端415e导入高频功率；若高频公共输入端415e通过高频匹配器432连接至高频电源431，则高频电源431可通过高频匹配器432向高频公共输入端415e提供低频功率，从而实现高频公共输入端415e导入低频功率。本实施例采用的是高频公共输入端415e通过高频匹配器432连接至高频电源431的情况。其中，高频匹配器432用于使高频电源431的输出阻抗和高频匹配器432的输入阻抗相匹配。

与上述实施例三相比，由于本实施例中高频滤波单元包括高频带通电路45，因此对高频功率起到滤波作用的主要是高频带通电路45，本实施例中高频匹配器432主要起到阻抗匹配的作用。

本实施例中，该高频带阻电路41具有通低频功率阻高频功率的作用，因此低频电源421提供的低频功率会依次通过低频匹配器422和高频带阻电路41后从公共输出端412到达下电极44。由于高频带通电路45中不存在接地的电感，因此该高频带通电路45阻隔了来自高频带阻电路41的低频功率，从而使来自高频带阻电路41的低频功率只能通过公共输出端412到达下电极44。综上所述，通过高频带阻电路和低频电源可直接形成下电极和低频电源之间的低频通路，并且由于高频带通电路45具有隔离来自高频带阻电路41的低频功率的作用，因此来自高频带阻电路41的低频功率只能通过公共输出端412到达下电极44而无法接地导通，从而在高频匹配器阻隔低频功率的作用下通过该高频带阻电路可形成理想的低频通路，使低频电源提供的大部分低频功率能够到达下电极。

本实施例中，该高频带通电路45具有通高频功率阻低频功率的作用，因此高频电源431提供的高频功率会依次通过高频匹配器432和高频带通电路45后从公共输出端412到达下电极44。由于高频带阻电路41中不存在接地的电容，因此该高频带阻电路41阻隔了来自高频带通电路45的高频功率，从而使来自高频带通电路45的高频功率只能通过公共输出端412到达下电极44。综上所述，通过高频带通电路和高频电源可直接形成下电极和高频电源之间的高频通路，并且由于高频带阻电路41具有隔离来自高频带通电路45的高频功率的作用，因此来自高频带通电路45的高频功率只能通过公共输出端412到达下电极44而无法接地导通，从而在高频带阻电路阻隔频功率的作用下通过该高频带通电路可形成理想的高频通路，使高频电源提供的大部分高频功率能够到达下电极。

本实施例提供的双频滤波装置包括高频带阻电路和高频带通电路。该高频带阻电路包括第一电容和第一电感；该高频带通电路包括第二电容和第二电感。第一电容和第一电感并联连接，第一电容的输出端和第一电感的输出端连接至公共输出端，第一电感的输入端和第一电容的输入端连接至低频公共输入端，低频公共输入端用于导入低频功率；第二电感的输出端连接至第二电容的输入端，第二电感的输入端连接至高频公共输入端，高频公共输入端用于导入高频功率，所述第二电容的输出端连接至公共输出端。本实施例中，在高频带通电路阻隔低频功率的作用下通过高频带阻电路可形成理想的低频通路，以及在高频带阻电路阻隔高频功率的作用下通过高频带通电路可形成理想的高频通路，使大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置更加理想的将低频功率和高频功率导入下电极。

图7为本发明实施例五提供的一种双频滤波装置的结构示意图，如图7所示，本实施例与上述实施例四的区别在于，本实施例中，高频滤波单元的输出端为第二电感C2的输出端，第二电容C2的输入端415c连接至高频公共输入端415e，第二电容C2的输出端415d连接至第二电感L2的输入端415a，第二电感L2的输出端415b连接至公共输出端412。

对本实施例中双频滤波装置的其它描述可参见上述实施例四，此处不再赘述。

本实施例提供的双频滤波装置包括高频带阻电路和高频带通电路。该高频带阻电路包括第一电容和第一电感；该高频带通电路包括第二电容和第二电感。第一电容和第一电感并联连接，第一电容的输出端和第一电感的输出端连接至公共输出端，第一电感的输入端和第一电容的输入端连接至低频公共输入端，低频公共输入端用于导入低频功率；第二电容的输出端连接至第二电感的输入端，第二电容的输入端连接至高频公共输入端，高频公共输入端用于导入高频功率，第二电感的输出端连接至公共输出端。本实施例中，在高频带通电路阻隔低频功率的作用下通过高频带阻电路可形成理想的低频通路，以及在高频带阻电路阻隔高频功率的作用下通过高频带通电路可形成理想的高频通路，使大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置更加理想的将低频功率和高频功率导入下电极。

图8为本发明实施例六提供的一种双频滤波装置的结构示意图，如图8所示，在上述实施例四的基础上本实施例中的高频滤波单元46还包括：第三电感L3。第三电感L3的输入端415e连接至高频公共输入端415g，第三电感L3的输出端415f接地。

进一步地，低频滤波单元47还包括：第三电容C3。第三电容C3的输入端411e连接至高频公共输入端411g，第三电容C3的输出端411f接地。

本实施例中，由于第二电容C2、第一电感L1和第一电容C1同时连接至公共输出端412，因此第二电容C2分别和第一电感L1和第一电容C1连接。

对本实施例中双频滤波装置的其它描述可参见上述实施例四，此处不再赘述。

其中，高频滤波单元46可看做双级滤波电路。高频电源431提供的高频功率会依次通过高频匹配器432和高频滤波单元后从公共输出端412到达下电极44。由于第二电容C2与高频带阻电路41中的第一电感L1和第一电容C1直接连接，不与接地的第三电容C3直接连接，因此来自高频带通电路45的高频功率无法依次通过高频带阻电路41和接地的第三电容C3达到大地，该高频功率只能通过公共输出端412到达下电极44。综上所述，与实施例四相比，本实施例中在接地的第三电容阻隔高频功率的作用下通过高频带通电路可形成更加理想的高频通路，从而使更多的高频功率能够到达下电极。

其中，低频滤波单元47可看做双级滤波电路。低频电源421提供的低频功率会依次通过低频匹配器422和低频滤波单元47后从公共输出端412到达下电极44。由于第一电感L1的输出端411d和第一电容C1的输出端411b与高频带通电路45中的第二电容C2直接连接，不与接地的第三电感L3直接连接，因此来自高频带阻电路41的低频功率无法依次通过高频带通电路45和接地的第三电感L3达到大地，该低频功率只能通过公共输出端412到达下电极44。综上所述，与实施例四相比，本实施例中在接地的第三电感阻隔低频功率的作用下通过高频带阻电路可形成更加理想的低频通路，从而使更多的低频功率能够到达下电极。

图9为本发明实施例七提供的一种双频滤波装置的结构示意图，如图9所示，在上述实施例五的基础上本实施例中的高频滤波单元46还包括：第三电感L3。第三电感L3的输入端415e连接至高频公共输入端415g，第三电感L3的输出端415f接地。

进一步地，低频滤波单元47还包括：第三电容C3。第三电容C3的输入端411e连接至高频公共输入端411g，第三电容C3的输出端411f接地。

本实施例中，由于第二电容C2、第一电感L1和第一电容C2同时连接至公共输出端412，因此第二电容C2分别和第一电感L1和第一电容C1连接。

对本实施例中双频滤波装置的其它描述可参见上述实施例五，此处不再赘述。

其中，高频滤波单元46可看做双级滤波电路。高频电源431提供的高频功率会依次通过高频匹配器432和高通滤波单元46后从公共输出端412到达下电极44。由于第二电感L2与高频带阻电路41中的第一电感L1和第一电容C1直接连接，不与接地的第三电容C3直接连接，因此来自高频带通电路45的高频功率无法依次通过高频带阻电路41和接地的第三电容C3达到大地，该高频功率只能通过公共输出端412到达下电极44。综上所述，与实施例五相比，本实施例中在接地的第三电容阻隔高频功率的作用下通过高频带通电路可形成更加理想的高频通路，从而使更多的高频功率能够到达下电极。

其中，该低频滤波单元47可看做双级滤波电路。低频电源421提供的低频功率会依次通过低频匹配器422和低频滤波单元47后从公共输出端412到达下电极44。由于第一电感L1的输出端411d和第一电容C1的输出端411b与高频带通电路45中的第二电容C2直接连接，不与接地的第三电感L3直接连接，因此来自高频带阻电路41的低频功率无法依次通过高频带通电路45和接地的第三电感L3达到大地，该低频功率只能通过公共输出端412到达下电极44。综上所述，与实施例四相比，本实施例中在接地的第三电感阻隔低频功率的作用下通过高频带阻电路可形成更加理想的低频通路，从而使更多的低频功率能够到达下电极。

本发明实施例八提供了一种半导体设备，该半导体设备包括：反应腔室、上电极、下电极、高频电源、低频电源和双频滤波装置，上电极和下电极对应地设置于反应腔室的顶部和底部，高频电源装置向双频滤波装置提供高频功率，低频电源向双频滤波装置提供低频功率，该双频滤波装置的公共输出端连接至下电极。其中，双频滤波装置可采用上述实施例一至实施例七任一所述的双频滤波装置。

优选地，该半导体设备还可以包括低频匹配器。则低频电源通过该低频匹配器连接至双频滤波装置的低频公共输入端。

优选地，若双频滤波装置采用上述实施例二以及实施例四至实施例七任一所述的双频滤波装置时，则该半导体设备还可以包括高频匹配器。则高频电源通过该高频匹配器连接至双频滤波装置的高频公共输入端。

本发明上述各实施例中，通过双频滤波装置可形成理想的低频通路和高频通路，使高频电源的大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使低频电源的大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置更加理想的将低频功率和高频功率导入下电极。本发明中，在下电极应用双频滤波装置时，由于双频滤波装置具有的低频通路和高频通路，因此能够在下电极上方产生理想的直流自偏压，从而满足半导体设备对晶圆进行工艺处理的需要。

下面通过实施例九对本发明中双频滤波装置的工作过程进行详细说明。

本发明实施例九提供了一种双频滤波装置的处理方法，该方法基于双频滤波装置，该双频滤波装置可以为上述实施例一至实施例七中任一所述的双频滤波装置，此处不再详细描述。该方法包括：双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率和/或高频功率。

本实施例中，公共输出端可连接至反应腔室内的下电极，则双频滤波装置可通过公共输出端向下电极输出低频功率和/或高频功率，以使反应腔室腔体内的等离子体产生不同的自偏压，从而实现对等离子产生的自偏压的控制，以达到对晶圆进行工艺处理时的工艺要求。

对晶圆进行工艺处理的时间段为工艺处理期间，不同的工艺处理期间需要不同的射频功率。具体地，工艺处理期间可包括低频工艺处理期间、高频工艺处理期间和双频工艺处理期间。其中，在低频工艺处理期间反应腔室需要低频功率，在高频工艺处理期间反应腔室需要高频功率，在双频工艺处理期间反应腔室同时需要低频功率和高频功率。因此，双频滤波装置在低频工艺处理期间通过公共输出端输出低频功率；双频滤波装置在高频工艺处理期间通过公共输出端输出高频功率；双频滤波装置在双频工艺处理期间通过公共输出端输出低频功率和高频功率。

本实施例提供的双频滤波装置的处理方法基于双频滤波装置，该方法包括双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率和/或高频功率。该方法中双频滤波装置能够形成理想的低频通路和高频通路，使大部分高频功率能够通过该高频通路到达下电极以及使大部分低频功率能够通过该低频通路到达下电极，从而使双频滤波装置能够通过公共输出端更加理想地将低频功率和高频功率输出给下电极。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种双频滤波装置，其特征在于，包括：低频滤波单元和高频滤波单元；

所述低频滤波单元的输出端连接至公共输出端，所述低频滤波单元的输入端用于导入低频功率，且所述低频滤波单元用于阻隔来自所述高频滤波单元的高频功率以防止所述高频功率接地导通，所述低频功率的取值范围为KHz级别；

所述高频滤波单元的输出端连接至所述公共输出端，所述高频滤波单元的输入端用于导入所述高频功率，且所述高频滤波单元用于阻隔来自所述低频滤波单元的低频功率以防止所述低频功率接地导通，所述高频功率的取值范围为MHz级别。

2.根据权利要求1所述的双频滤波装置，其特征在于，所述高频滤波单元包括高频匹配器；

所述高频滤波单元的输入端为高频匹配器的输入端，所述高频匹配器的输入端用于导入所述高频功率；

所述高频滤波单元的输出端为高频匹配器的输出端，所述高频匹配器的输出端连接至所述公共输出端。

3.根据权利要求1所述的双频滤波装置，其特征在于，所述低频滤波单元包括低通滤波电路，低通滤波电路包括第一电容和第一电感，所述第一电容的输出端接地；

所述低频滤波单元的输出端为第一电感的输出端，所述第一电感的输出端连接至所述公共输出端；

所述低频滤波单元的输入端为低频公共输入端，所述第一电容的输入端和所述第一电感的输入端连接至低频公共输入端，所述低频公共输入端用于导入所述低频功率。

4.根据权利要求1所述的双频滤波装置，其特征在于，所述高频滤波单元包括高通滤波电路，所述高通滤波电路包括第二电容和第二电感，所述第二电感的输出端接地；

所述高频滤波单元的输入端为高频公共输入端，所述第二电感的输入端和所述第二电容的输入端连接至所述高频公共输入端，所述高频公共输入端用于导入所述高频功率；

所述高频滤波单元的输出端为所述第二电容的输出端，所述第二电容的输出端连接至所述公共输出端。

5.根据权利要求1所述的双频滤波装置，其特征在于，所述低频滤波单元包括用于对所述低频功率进行滤波的高频带阻电路，所述高频带阻电路包括第一电容和第一电感，所述第一电容和所述第一电感并联连接；

所述低频滤波单元的输出端包括所述第一电容的输出端和所述第一电感的输出端，所述第一电容的输出端和所述第一电感的输出端连接至所述公共输出端；所述低频滤波单元的输入端为低频公共输入端，所述第一电感的输入端和所述第一电容的输入端连接至所述低频公共输入端，所述低频公共输入端用于导入所述低频功率。

6.根据权利要求1所述的双频滤波装置，其特征在于，所述高频滤波单元包括用于对所述高频功率进行滤波的高频带通电路，所述高频带通电路包括第二电容和第二电感，所述第二电感的输出端连接至所述第二电容的输入端；

所述高频滤波单元的输入端为高频公共输入端，所述第二电感的输入端连接至高频公共输入端，所述高频公共输入端用于导入所述高频功率；

所述高频滤波单元的输出端为所述第二电容的输出端，所述第二电容的输出端连接至所述公共输出端。

7.根据权利要求1所述的双频滤波装置，其特征在于，所述高频滤波单元包括用于对所述高频功率进行滤波的高频带通电路，所述高频带通电路包括第二电容和第二电感，所述第二电容的输出端连接至所述第二电感的输入端；

所述高频滤波单元的输入端为所述高频公共输入端，所述第二电容的输入端连接至高频公共输入端，所述高频公共输入端用于导入所述高频功率；

所述高频滤波单元的输出端为所述第二电感的输出端，所述第二电感的输出端连接至所述公共输出端。

8.根据权利要求6或7所述的双频滤波装置，其特征在于，所述高频滤波单元还包括第三电感，所述第三电感的输入端连接至所述高频公共输入端，所述第三电感的输出端接地。

9.根据权利要求5所述的双频滤波装置，其特征在于，所述低频滤波单元还包括第三电容，所述第三电容的输入端连接至所述低频公共输入端，所述第三电容的输出端接地。

10.一种半导体设备，其特征在于，包括：反应腔室、上电极、下电极、高频电源、低频电源和如权利要求1至9任一所述的双频滤波装置，所述上电极和所述下电极对应地设置于反应腔室顶部和底部，所述高频电源向所述双频滤波装置提供高频功率，所述低频电源向所述双频滤波装置提供低频功率，所述双频滤波装置的公共输出端连接至所述下电极。

11.一种双频滤波装置的处理方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1至9任一所述的双频滤波装置；

所述方法包括：所述双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率和/或高频功率。

12.根据权利要求11所述的双频滤波装置的处理方法，其特征在于，

所述双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率具体包括：所述双频滤波装置在低频工艺处理期间通过公共输出端输出低频功率。

13.根据权利要求11所述的双频滤波装置的处理方法，其特征在于，所述双频滤波装置通过公共输出端输出高频功率具体包括：所述双频滤波装置在高频工艺处理期间通过公共输出端输出高频功率。

14.根据权利要求11所述的双频滤波装置的处理方法，其特征在于，所述双频滤波装置通过公共输出端输出低频功率和高频功率具体包括：所述双频滤波装置在双频工艺处理期间通过公共输出端输出低频功率和高频功率。