CN203503602U

CN203503602U - 一种蚀刻结构

Info

Publication number: CN203503602U
Application number: CN201320645987.3U
Authority: CN
Inventors: 张冬平
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2023-10-18

Abstract

本实用新型提供一种蚀刻结构，包括：上部电极，所述上部电极的厚度从中心到左右两侧边缘逐渐增加；所述上部电极的中心厚度与左右两侧边缘厚度的差值范围为1mm~30mm；静电吸盘，设置在所述上部电极下方，用于承载待蚀刻的晶元；下部电极，设置在静电吸盘下方并与静电吸盘相连；所述下部电极在受激发时与上部电极一起作用产生等离子体；聚焦环，设置在所述静电吸盘外围，用于聚焦等离子体；射频功率源，与所述静电吸盘相连。本实用新型通过设计一个厚度从中心到边缘逐渐增加的上部电极，上部电极厚度从中心到边缘不等，因此可以改变电极距离晶元的高度差，从而达到改变电场强度的目的，因而本实用新型可以提高晶元边缘蚀刻速率。

Description

一种蚀刻结构

技术领域

本实用新型涉及蚀刻技术领域，特别是涉及晶元蚀刻技术领域，具体为一种蚀刻结构。

背景技术

晶元（Wafer），是生产集成电路所用的载体，多指单晶硅圆片。晶元是半导体组件″晶粒″或″芯片″的基材，从拉伸长出的高纯度硅元素晶柱(Crystal Ingot)上，所切下之圆形薄片称为″晶元″。之后采用精密″光罩″经感光制程得到所需的″光阻″，再对硅材进行精密的蚀刻凹槽，及续以金属之真空蒸着制程，而在各自独立的″晶粒或芯片″(Die，Chip)上完成其各种微型组件及微细线路。至于晶元背面则还需另行蒸着上黄金层，以作为晶粒固着(Die Attach)于脚架上的用途。以上流程称为Wafer Fabrication。早期在小集成电路时代，每一个6吋的晶元上制作数以千计的晶粒，现在次微米线宽的大型VLSI，每一个8吋的晶元上也只能完成一两百个大型芯片。Wafer的制造虽动辄投资数百亿，但却是所有电子工业的基础。

蚀刻(etching)是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。蚀刻技术可以分为湿蚀刻(wet etching)和干蚀刻(dry etching)两类。蚀刻最早可用来制造铜版、锌版等印刷凹凸版，也广泛地被使用于减轻重量(Weight Reduction)仪器镶板，铭牌及传统加工法难以加工之薄形工件等的加工；经过不断改良和工艺设备发展，亦可以用于航空、机械、化学工业中电子薄片零件精密蚀刻产品的加工，特别在半导体制程上，蚀刻更是不可或缺的技术。

通常情况下，高深宽比的接触孔的蚀刻都要求有较高的离子能量，因此需要高的射频功率(能量)及较低的压力(长的平均自由程)。目前标准的CCP的上部电极是水平的，如图1所示，蚀刻结构1′的上部电极11′是水平的，上部电极11′晶元13′通过静电吸盘14′及静电吸盘14′两端的聚焦环15′固定，静电吸盘14′下部依次连接电容17′和射频功率源16′，通过上部电极11′和射频功率源16′激发出等离子体12′。CCP Etch Chamber(电容偶合等离子体蚀刻腔)是通过给平行电极板加入射频功率，让极板间产生高速变换的电场，从而激发出等离子体12′。通常情况下，位于上部电极11′边缘的位置由于外围腔壁（接地）吸收电荷及真空系统的吸抽作用，等离子体密度总是要低于中间位置。因此也导致较低的蚀刻速率。此条件下，平行电极板无法改变电极间电场，即不具备改变极板间不同区域内电场强度的能力，因此改变不了晶元13′边缘的蚀刻速率。晶元13′边缘的蚀刻速率通常要大大低于中间区域(主要是因为边缘区域离子密度低于中间区域)。因此，提高晶元边缘的时刻速率很大程度上是要提高此区域的等离子体密度。

由上可见，如何提高晶元边缘区域的等离子体密度是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种蚀刻结构，用于解决现有技术中晶元在蚀刻过程中晶元边缘的等离子体密度低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种蚀刻结构，包括：上部电极，所述上部电极的厚度从中心到边缘逐渐增加；静电吸盘，设置在所述上部电极下方，用于承载待蚀刻的晶元；下部电极，设置在静电吸盘下方并与静电吸盘相连；所述下部电极在受激发时与上部电极一起作用产生等离子体；聚焦环，设置在所述静电吸盘外围，用于聚焦等离子体；射频功率源，与所述静电吸盘相连，用于发射射频功率。

作为本实用新型的一种优选方案，所述上部电极的上表面为平面；所述上部电极的下表面为呈向内凹陷的弧形面以使所述上部电极的厚度从中心到边缘逐渐增加。

作为本实用新型的一种优选方案，所述上部电极的中心厚度与边缘厚度的差值范围为1mm～30mm或者上部电极的下表面的曲率半径介于0.5m到15m之间。

作为本实用新型的一种优选方案，所述上部电极为圆形。

作为本实用新型的一种优选方案，所述上部电极中等半径的部位厚度相等。

作为本实用新型的一种优选方案，所述蚀刻结构在所述射频功率源激发下在所述上部电极和所述晶元之间形成等离子体；所述等离子体的密度随着上部电极和下部电极之间距离的减小而增大。

如上所述，本实用新型的一种蚀刻结构，具有以下有益效果：

1、本实用新型通过设计一个厚度从中心到左右两侧边缘逐渐增加的上部电极，上部电极厚度从中心到边缘不等，因此可以改变电极距离晶元的高度差，从而达到改变电场强度的目的，因而本实用新型可以提高晶元边缘蚀刻速率。

2、本实用新型中所述上部电极通电后在所述射频功率源激发下在所述上部电极和所述晶元之间形成的等离子体密度随上下电极距离减小而增大，所述等离子体的边缘距离晶元较近，因而本实用新型可以提高晶元边缘蚀刻速率。

3、本实用新型结构简单，成本低，实用性高。

附图说明

图1显示为现有技术中的一种蚀刻结构的结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种蚀刻结构的结构示意图。

元件标号说明

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型应用于晶元蚀刻中，目前标准的CCP的上部电极是水平的，通常情况下，位于上部电极边缘的位置总是要低于中间位置。因此也导致较低的蚀刻速率。此条件下，平行电极板无法改变电极间电场，即不具备改变极板间不同区域内电场强度的能力，因此改变不了晶元边缘的蚀刻速率。晶元边缘的蚀刻速率通常要大大低于中间区域(主要是因为边缘区域离子密度低于中间区域)。因此，提高晶元边缘的时刻速率很大程度上是要提高此区域的等离子体密度。

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种蚀刻结构，用于解决现有技术中晶元在蚀刻过程中晶元边缘的等离子体密度低的问题。以下将详细阐述本实用新型的一种蚀刻结构的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种蚀刻结构。

请参阅图2，显示为本实用新型的一种蚀刻结构的结构示意图。如图2所示，本实用新型提供的蚀刻结构1包括：上部电极11，下部电极（图中未示出），静电吸盘14，聚焦环15，射频功率源16和电容17。

在本实用新型中所述上部电极11为圆形。所述上部电极11的上表面接地，下表面面向静电吸盘14方向。

本实用新型相对于现有技术的贡献在于，所述上部电极11的厚度从中心到边缘逐渐增加。具体地，所述上部电极11的上表面为平面；所述上部电极11的下表面为呈向内凹陷的弧形面以使所述上部电极11的厚度从中心到边缘逐渐增加。

特别地，在本实施例中，所述上部电极为圆形，所述上部电极11厚度以上部电极11的中心为中心点，厚度沿半径方向逐渐增加，而且具体地在本实施例中，所述上部电极中等半径的部位厚度相等。

更近一步地，在本实施例中，所述上部电极11的中心厚度与边缘厚度的差值范围优选为1mm～30mm或者上部电极的下表面的曲率半径介于0.5m到15m之间。

本实用新型通过设计一个厚度从中心到边缘逐渐增加的上部电极11，上部电极11厚度从中心到边缘不等，因此可以改变电极距离晶元13的高度差，从而达到改变电场强度的目的，因而本实用新型可以提高晶元13边缘蚀刻速率。

此外，在本实用新型中，所述上部电极11的制作材料采用现有技术中电极的制作材料即可。

所述静电吸盘14，设置在所述上部电极11下方，用于承载待蚀刻的晶元13。所述静电吸盘14与所述上部电极11之间具有一定间隔。由于所述上部电极11通电后在所述射频功率源16激发下在所述上部电极11和所述晶元13之间会形成等离子体12，所述等离子体12可蚀刻静电吸盘14上的晶元13，所以所述静电吸盘14与所述上部电极11之间的间隔距离应使等离子有存在的空间且等离子体12，但间隔不易过大，应使得形成的等离子体12可有效蚀刻所述晶元13。

所述晶元13放置在所述静电吸盘14上，通过等离子体12蚀刻。

所述静电吸盘14的材料一般为陶瓷等材料。

所述聚焦环15设置在所述静电吸盘14外围，用于聚焦等离子体，以提高晶元区域的均匀性。也就是说，所述聚焦环15有一个，位于所述静电吸盘14外围，在所述晶元13设置在所述静电吸盘14上，开启所述射频源16以后，可以将随即生成的等离子体12聚焦，以提高晶元区域的均匀性。

所述下部电极（未示出）设置在静电吸盘下方并与静电吸盘相连，所述下部电极在受激发时与上部电极11一起作用产生等离子体12。

所述下部电极下面连有一个电容17。所述电容17一端与所述静电吸盘14相连，另一端与所述射频功率源16相连。

所述射频功率源16一端与所述静电吸盘14相连，另一端接地。所述射频功率源16让极板间产生高速变换的电场，从而激发出等离子体12。通过等离子体12对晶元13进行蚀刻。

所述上部电极11通电后在所述射频功率源16激发下在所述上部电极11和所述晶元13之间形成等离子体12；具体地，由于在本实用新型中，所述上部电极11的厚度从中心到边缘逐渐增加，所以激发形成的所述等离子体12密度从中心到边缘逐渐升高，这样，所述等离子体12的边缘密度较高，因而本实用新型可以提高晶元13边缘蚀刻速率。

此外，本实用新型的蚀刻结构可装设于外围腔壁（接地）中，该外围腔壁通过吸气系统形成真空状态，形成一个完整的具有蚀刻功能的装置。

综上所述，本实用新型的一种蚀刻结构，具有以下有益效果：

2、本实用新型中所述上部电极通电后在所述射频功率源激发下在所述上部电极和所述晶元之间形成的等离子密度从中心到边缘逐渐升高，所述等离子体的边缘密度较高，因而本实用新型可以提高晶元边缘蚀刻速率。

3、本实用新型结构简单，成本低，实用性高。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种蚀刻结构，其特征在于，包括：

上部电极，所述上部电极的厚度从中心到边缘逐渐增加；

静电吸盘，设置在所述上部电极下方，用于承载待蚀刻的晶元；

下部电极，设置在静电吸盘下方并与静电吸盘相连；所述下部电极在受激发时与上部电极一起作用产生等离子体；

聚焦环，设置在所述静电吸盘外围，用于聚焦等离子体；

射频功率源，与所述静电吸盘相连，用于发射射频功率。

2.根据权利要求1所述的蚀刻结构，其特征在于，所述上部电极的上表面为平面；所述上部电极的下表面为呈向内凹陷的弧形面以使所述上部电极的厚度从中心到边缘逐渐增加。

3.根据权利要求1或2所述的蚀刻结构，其特征在于，所述上部电极的中心厚度与边缘厚度的差值范围为1mm～30mm或者上部电极的下表面的曲率半径介于0.5m到15m之间。

4.根据权利要求1所述的蚀刻结构，其特征在于，所述上部电极为圆形。

5.根据权利要求4所述的蚀刻结构，其特征在于，所述上部电极中等半径的部位厚度相等。

6.根据权利要求1所述的蚀刻结构，其特征在于，所述蚀刻结构在所述射频功率源激发下在所述上部电极和所述晶元之间形成等离子体；所述等离子体的密度随着上部电极和下部电极之间距离的减小而增大。