[发明专利]半导体制造设备和半导体结构的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种半导体制造设备、半导体结构的刻蚀方法。

背景技术

随着半导体制造技术向着特征尺寸45nm及其以下的尺寸发展，为提高生产效率、降低成本，制造商必须不断努力在有限尺寸的晶片上获得尽可能高的芯片产量。

目前，工业上趋于使用较大尺寸的例如直径300mm的晶片，以进一步提高芯片产量，然而，实际工艺过程中，芯片的损坏往往难以避免，例如设备的设计、颗粒污染、晶片夹持工具等多种因素都可能导致芯片失效，影响成品率。

干法刻蚀形成半导体结构过程中，用于刻蚀的等离子体也是损坏晶片的因素之一。等离子体是含有正负带电颗粒和自由原子团的高度离子化气体，当与晶片上待刻蚀的材料接触时发生物理、化学反应，消耗待刻蚀的材料并生成挥发性的物质，然后通过抽气装置排出。在刻蚀工艺中，通常采用光刻胶或硬掩膜作为掩膜层保护不希望被刻蚀的区域，防止其被等离子体损伤，但是由于本领域内公知的原因，例如光刻胶旋涂均匀性和等离子体分布的边缘效应，晶片的边缘部分的掩膜层不能够充分保护其下层的材料，而使不希望被刻蚀的区域在刻蚀过程中被等离子体损伤，导致芯片失效，使整个晶片上的成品率降低。

现有技术中对解决上述问题提出了几种方法，公告号为CN1508849的中国专利提供了一种用于在干刻蚀期间防止晶片边缘损坏的装置，所述装置包括：环，其包括环绕在晶片周围并且接近晶片边缘部分的磁铁，该磁铁产生用于使入射到该晶片的边缘部分上的带电颗粒偏离的磁场，从而防止所述颗粒对晶片边缘的损坏。上述装置虽然可以在一定程度上解决晶片边缘部分的损伤，但是该装置中的环在刻蚀过程中也会被等离子体损伤而消耗，同时造成刻蚀腔室的污染，因此应用范围有限。

另一种方法是在刻蚀期间使用边缘保护圈覆盖于晶片的边缘部分以起到保护作用，边缘保护圈采用石英等不易被等离子体侵蚀的材料制成，由于通常晶片边缘被保护的有效宽度约为1mm，因此所述边缘保护圈的宽度相应的也为1mm，这样可以保护晶片的边缘部分不被等离子体损伤，这部分区域将被废弃而不用于制造芯片，从而防止等离子体损伤沿径向往里蔓延。

然而问题在于，实际生产中，例如刻蚀用于形成电容器的深沟槽，上述边缘保护圈之下的晶片边缘部分虽然被保护，但边缘保护圈沿径向往里的晶片的区域仍然被等离子体损伤，导致芯片失效，使整个晶片上的芯片产量减小、成品率降低。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体制造设备，能够提高整个晶片上的芯片产量。

相应的，本发明解决的另一问题是提供一种半导体结构的刻蚀方法，能够避免等离子体对晶片边缘部分的损伤，提高晶片的成品率。

为解决上述问题，本发明的技术方案提供了一种半导体制造设备，包括：

适于放置晶片的等离子体腔室；

适于保护所述晶片的圆环形的边缘保护圈，所述边缘保护圈与所述晶片同心并将所述晶片的边缘部分遮盖；其特征在于，

所述边缘保护圈具有能够遮盖所述晶片的边缘部分大于1mm的宽度。

可选的，当所述边缘保护圈的外径与所述晶片的直径相同时，所述边缘保护圈的宽度大于1mm。

可选的，所述晶片具有定位槽，所述边缘保护圈对应定位槽的位置还具有能将所述定位槽遮盖的突起。

可选的，所述突起为梯形，所述梯形的上底边朝向晶片的中心。

所述梯形的面积大于所述定位槽的面积。

可选的，所述突起为圆弧形、三角形或矩形。

所述边缘保护圈的材料为抗等离子体侵蚀的材料。

可选的，所述抗等离子体侵蚀的材料为石英。

相应的，本发明的实施例还提供了一种半导体结构的刻蚀方法，该方法利用所述的半导体制造设备，包括：

将晶片置于等离子体腔室中，所述晶片中具有半导体器件；

在所述晶片上形成图案化的掩膜层；

将所述边缘保护圈覆盖于所述晶片上，边缘保护圈的中心与晶片的中心重合；

以图案化的掩膜层为阻挡层对晶片上未被所述边缘保护圈遮盖的部分进行刻蚀，从而形成半导体结构。

可选的，所述掩膜层为硬掩膜层或光刻胶层。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

所述半导体制造设备的边缘保护圈的宽度更大，能够遮盖的晶片的边缘部分在1mm以上，可以遮盖更宽的晶片边缘部分，保护邻近边缘保护圈的暴露在等离子体中的晶片区域，防止光刻胶或硬掩膜的图案被高能量的等离子体破坏，保证掩膜层之下的材料不被侵蚀，从而在整个晶片上获得更高的芯片产量。