CN115274394A - 一种mram存储器的刻蚀装置 - Google Patents

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曹凯华
刘宏喜
王嘉毅
王戈飞
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Abstract

本申请实施例公开了一种MRAM存储器的刻蚀装置，包括：离子源、中和器、载台，其中：中和器设置在所述离子源的出射口，所述载台设置在所述离子源出射的一侧，用于接收所述离子源出射的等离子体；所述载台的入射面端面之上包括：压环、至少一个电极，所述压环和所述至少一个电极均设置在所述载台的边缘，所述至少一个电极埋入所述压环内部或者所述压环外围；所述至少一个电极通过电线与射频发生器连接。通过在IBE刻蚀腔内调节载台角度，能够在同一腔室完成MRAM存储单元的刻蚀和侧壁清洗，便于进行多次切换。通过在载台边缘处埋入至少一个电极，并对至少一个电极分别施加功率控制，从而分区调节载台上的等离子体分布，提高刻蚀均匀性。

Description

一种MRAM存储器的刻蚀装置
技术领域
本申请实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种MRAM存储器的刻蚀装置。
背景技术
磁性随机存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)是一种非易失性的存储器，拥有高速读写能力以及高集成度的特点。现有的MRAM存储器器件刻蚀工艺是先在ICP腔室进行刻蚀，之后转入IBE腔室进行侧壁轰击清洗，器件需要在不同的腔室之间进行切换操作，使得制作过程十分繁琐。
通常的，在ICP腔室，顶部气体喷淋头也作为上电极，基座中心电极连接第一射频电源，基座边缘连接第二射频电源，补偿边缘效应。由于刻蚀过程中等离子体受电场控制，而边缘处的场强易受外界影响，导致等离子浓度和能量不均匀，从而生产出的半导体器件也存在一圈刻蚀不均匀的区域。随着制程的不断增大，边缘部分的均匀性不佳造成成品率的显著下降，给半导体器件带来巨大损失。
发明内容
本申请实施例提供了一种MRAM存储器的刻蚀装置，能够解决边缘刻蚀不均匀的问题。
一种MRAM存储器的刻蚀装置包括：离子源、中和器、载台，其中：
所述中和器设置在所述离子源的出射口，所述载台设置在所述离子源出射的一侧，用于接收所述离子源出射的等离子体；
所述载台的入射面端面之上包括：压环、至少一个电极，所述压环和所述至少一个电极均设置在所述载台的边缘，所述至少一个电极埋入所述压环内部或者所述压环外围；
所述至少一个电极通过电线与射频发生器连接。
在一种可选的设计中，所述载台与所述离子源出射的等离子体的传输方向呈预设角度设置，其中，所述预设角度大于0°并且小于180°，所述预设角度可调节。
在一种可选的设计中，还包括：功率分配器，其中，
所述功率分配器设置在所述至少一个电极和所述射频发生器之间，用于调节进入所述至少一个电极的电流。
在一种可选的设计中，所述射频发生器的频率大于13.56MHz。
在一种可选的设计中，所述压环的材料为相对介电常数较低的材料或绝缘材料。
在一种可选的设计中，所述至少一个电极通过电线与射频发生器连接，包括：
所述至少一个电极中的每个电极与同一个射频发生器连接；或者，
所述至少一个电极中的每个电极分别与不同的射频发生器连接。
在一种可选的实施方式中，还包括：腔体，所述离子源、所述中和器、所述载台设置在所述腔体中，用于实现刻蚀和侧壁清洗。
本申请实施例提供了一种MRAM存储器的刻蚀装置，所述装置包括：离子源、中和器、载台，其中：所述中和器设置在所述离子源的出射口，所述载台设置在所述离子源出射的一侧，用于接收所述离子源出射的等离子体；所述载台的入射面端面之上包括：压环、至少一个电极，所述压环和所述至少一个电极均设置在所述载台的边缘，所述至少一个电极埋入所述压环内部或者所述压环外围；所述至少一个电极通过电线与射频发生器连接。通过在载台之上设置压环以及至少一个电极，并分别施加不同的功率控制，分区调节载台上的等离子体分布，提高了刻蚀的均匀性，且能够在同一腔室完成刻蚀和侧壁清洗，便于进行多次切换。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种MRAM存储器的刻蚀装置结构图；
图2为本申请实施例提供的两种载台结构示意图。
图1至图2中标号指示的部件为：1离子源，2中和器，3载台，4压环，5电极。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例的技术方案进行描述。
本申请以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，尽管在以下实施例中可能采用术语第一、第二等来描述某一类对象，但所述对象不应限于这些术语。这些术语仅用来将该类对象的具体对象进行区分。以下实施例中可能采用术语第一、第二等来描述的其他类对象同理，此处不再赘述。
本申请涉及半导体技术领域，刻蚀工艺过程中的边缘效应一直都是困扰半导体行业的一个问题，由于刻蚀过程中，等离子体会受到电场控制，而边缘处的场强受到外界影响，导致等离子浓度和能量不均匀，从而生产出的半导体器件也存在着一圈刻蚀不均匀的区域，使得半导体的成品率下降。为了解决边缘效应，本申请提供了一种MRAM存储器的刻蚀装置。
以下通过几种实施方式介绍本申请实施例涉及的一种MRAM存储器的刻蚀装置。
如图1所示，图1示意了一种MRAM存储器的刻蚀装置结构图，所述装置包括：离子源1、中和器2、载台3，其中：
所述中和器2设置在所述离子源1的出射口，所述载台3设置在所述离子源1出射的一侧，用于接收所述离子源1出射的等离子体；
所述载台3的入射面端面之上包括：压环4、至少一个电极5，所述压环4和所述至少一个电极5均设置在所述载台3的边缘，所述至少一个电极5埋入所述压环4内部或者所述压环4外围；
所述至少一个电极5通过电线与射频发生器连接。
该实施例中，如图1所示，从进气口向离子源1输入气体并输出等离子体，通过调节中和器2来控制等离子体所带的电性大小，之后等离子体入射到载台3之上。如图2所示，载台3的入射面端面之上设置有压环4，压环4能够聚集等离子体，从而提高边缘位置的刻蚀效率，通过在压环4内部或者外围埋入至少一个电极5，并分别调节进入各个电极5中的射频电流，以分区域调节载台3之上的等离子体分布，提高刻蚀的均匀性。
本申请实施例提供了一种MRAM存储器的刻蚀装置，包括：离子源1、中和器2、载台3，其中：所述中和器2设置在所述离子源1的出射口，所述载台3设置在所述离子源1出射的一侧，用于接收所述离子源1出射的等离子体；所述载台3的入射面端面之上包括：压环4、至少一个电极5，所述压环4和所述至少一个电极5均设置在所述载台3的边缘，所述至少一个电极5埋入所述压环4内部或者所述压环4外围；所述至少一个电极5通过电线与射频发生器连接。通过调节离子源1中和器2，使等离子体不完全中和，呈一定的电位，同时，通过对埋入压环4的电极5施加功率控制，分区调节载台3上的等离子体分布。本申请实施例提供的装置可在IBE刻蚀腔室内实现等离子体能量下电极5分区调制，提高刻蚀均匀性。
一种可选的实施方式中，所述载台3与所述离子源1出射的等离子体的传输方向呈预设角度设置，其中，所述预设角度大于0°并且小于180°，所述预设角度可调节。
该实施例中，根据刻蚀的材料、以及装置的预设功能选择离子入射的角度，用来补偿载台3边缘的刻蚀速率。同时能够在同一腔室内完成MRAM存储器的刻蚀和侧壁清洗，便于进行多次切换。
一种可选的实施方式中，还包括：功率分配器，其中，
所述功率分配器设置在所述至少一个电极5和所述射频发生器之间，用于调节进入所述至少一个电极5的电流。
该实施例中，通过调节功率分配器的功率来调节对不同电极5的施加的功率，根据电极5中的电流改变电场，以使载台3边缘区域的等离子体按照预设的状态进行分布，进而使得刻蚀更加均匀，改善了边缘效应。
一种可选的实施方式中，所述射频发生器的频率大于13.56MHz。
一种可选的实施方式中，所述压环4的材料为相对介电常数较低的材料或绝缘材料。
该实施例中，以相对介电常数较低的材料或者绝缘材料制作的压环4作为离子束聚焦的装置，由于材料的高表面电阻率使得电荷附着、累积，提高了载台3边缘位置的刻蚀速率，增加了刻蚀的均匀性。
一种可选的实施方式中，所述至少一个电极5通过电线与射频发生器连接，包括：
所述至少一个电极5中的每个电极5与同一个射频发生器连接；或者，
所述至少一个电极5中的每个电极5分别与不同的射频发生器连接。
该实施例中，至少一个电极5中的每个电极5可以通过导线与同一个射频发生器相连接，这种情况下，需要调节不同电极5的电流就需要通过功率分配器调节不同电极5施加的功率；当然至少一个电极5中的每个电极5也可以分别连接到不同的射频发生器上，多电极5射频功率调节边缘位置的等离子体分布，提高了刻蚀均匀性。
一种可选的实施方式中，还包括：腔体，所述离子源1、所述中和器2、所述载台3设置在所述腔体中，用于实现刻蚀和侧壁清洗。
该实施例中，通过在IBE刻蚀系统中设置离子束聚焦，同时载台3的角度可调节，能够在同一腔室完成MRAM存储单元的刻蚀和侧壁清洗，便于进行多次切换。
如图2所示，图2示出了以四电极5为例的本申请提供的两种载台3结构示意图，如图2左所示的载台3，设置有四个电极5埋在压环4的内部，并且均匀分布，如图2右所示的载台3，四个电极5分别埋在压环4的外围。需要注意的是，电极5的数量不一定是四个，还可以是其他数量，也可以按照其他形式分布在载台3的边缘处，本申请实施例对此不做限制
综上，本申请实施例的MRAM存储器的刻蚀装置，在同一腔室完成MRAM存储单元的刻蚀和侧壁清洗，便于进行多次切换。以相对介电常数较低或绝缘材料作为离子束聚焦的装置，材料的高表面电阻率使得电荷附着、累积，通过调节中和器2，使等离子体不完全中和，呈一定的电位，同时，通过在载台3边缘处埋入至少一个电极5，并对至少一个电极5分别施加功率控制，从而分区调节载台3上的等离子体分布。本申请实施例的装置可在IBE刻蚀腔室内实现等离子体能量下电极5分区调制，提高刻蚀均匀性。
尽管已描述了本申请的可选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种MRAM存储器的刻蚀装置，其特征在于，所述装置包括：离子源、中和器、载台，其中：
所述中和器设置在所述离子源的出射口，所述载台设置在所述离子源出射的一侧，用于接收所述离子源出射的等离子体；
所述载台的入射面端面之上包括：压环、至少一个电极，所述压环和所述至少一个电极均设置在所述载台的边缘，所述至少一个电极埋入所述压环内部或者所述压环外围；
所述至少一个电极通过电线与射频发生器连接。
2.如权利要求1所述的MRAM存储器的刻蚀装置，其特征在于，所述载台与所述离子源出射的等离子体的传输方向呈预设角度设置，其中，所述预设角度大于0°并且小于180°，所述预设角度可调节。
3.如权利要求1所述的MRAM存储器的刻蚀装置，其特征在于，还包括：功率分配器，其中，
所述功率分配器设置在所述至少一个电极和所述射频发生器之间，用于调节进入所述至少一个电极的电流。
4.如权利要求1所述的MRAM存储器的刻蚀装置，其特征在于，所述射频发生器的频率大于13.56MHz。
5.如权利要求1所述的MRAM存储器的刻蚀装置，其特征在于，所述压环的材料为相对介电常数较低的材料或绝缘材料。
6.如权利要求1所述的MRAM存储器的刻蚀装置，其特征在于，所述至少一个电极通过电线与射频发生器连接，包括：
所述至少一个电极中的每个电极与同一个射频发生器连接；或者，
所述至少一个电极中的每个电极分别与不同的射频发生器连接。
7.如权利要求1所述的MRAM存储器的刻蚀装置，其特征在于，还包括：腔体，所述离子源、所述中和器、所述载台设置在所述腔体中，用于实现刻蚀和侧壁清洗。
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