用于等离子体反应器的阻抗匹配网络的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及等离子体反应器的阻抗匹配技术领 域。
【背景技术】
[0002] 等离子体处理装置广泛地应用于制造集成电路（1C)或MEMS器件的制造工艺中。 其中一个显著的用途就是用于对半导体基片进行刻蚀的等离子体反应器。等离子体中含有 大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子在半导体基片 表面发生各种物理和化学反应，从而使半导体基片表面性能获得变化。一般地，对于等离子 体处理模块来说，作为生成等离子体的方式，大体上可分为利用电晕（glow)放电或者高频 放电，和利用微波等方式。
[0003] 在高频放电方式的等离子体处理模块中，为了将激发等离子体的射频电源功率有 效的加载在放电系统上需要在射频电源和放电系统间接入阻抗匹配网络，阻抗匹配网络通 常包括电容和电感，当阻抗匹配网络的阻抗需要变化时，通常通过改变电容大小实现对阻 抗匹配网络的调整。由于在实际应用中工艺参数(如射频功率、气压、工艺材料或气体)的改 变会导致等离子体阻抗的迅速改变，特别是对于射频功率源为脉冲调制输出的应用，脉冲 射频输出功率控制反应等离子体刻蚀工艺已广泛应用，其基本原理是射频功率源输出被脉 冲调制的射频功率用于产生等离子体，所产生的等离子体的密度随脉冲发生变化，其中的 带电粒子（电子及离子）数量间歇性变化，从而使等离子体的刻蚀作用得到控制和缓冲。在 此应用中，等离子应用中射频功率源会在微秒量级时间内改变加载在放电系统上的高频和 低频功率，造成等离子阻抗在微秒时间内的迅速变化，这就要求阻抗匹配网络能够提供相 同数量级时间内的阻抗匹配以维持等离子体的连续稳定放电。传统的匹配网络中可变电容 是由电机驱动的，无法满足可变电容在微秒量级内的快速调节，导致阻抗匹配网络不能够 及时调节自身大小，以致不能及时将射频电源功率有效的加载在放电系统上，进而不能产 生工艺所需的等离子体分布。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于等离子体反应器的阻抗匹配网络， 包括至少一电感和一可变电容单元，所述可变电容单元包括至少一个可变真空电容，所述 可变真空电容包括两电极板，所述两电极板间设置一环形压电陶瓷板，所述环形压电陶瓷 板连接一驱动电源，所述环形压电陶瓷板的中空区域设置一弧形电极板。
[0005] 优选的，所述可变真空电容单元包括若干个可变真空电容，所述若干个可变真空 电容并联或串联。
[0006] 优选的，所述可变电容单元和所述驱动电源之间连接一大功率M0STFET场效应管 单元，所述大功率M0STFET场效应管单元包括若干个大功率M0STFET场效应管。
[0007] 优选的，所述大功率M0STFET场效应管的数量与所述可变真空电容的数量相等， 每个大功率MOSTFET场效应管连接一个可变真空电容。
[0008] 优选的，所述大功率MOSTFET场效应管单元连接一微控制单元MCU。
[0009] 优选的，所述可变真空电容的电容大小在微秒量级内调整。
[0010] 优选的，所述若干个可变真空电容依据阻抗匹配需求并联或串联成一个电路，所 述电路连接一个驱动电源。
[0011] 优选的，所述阻抗匹配网络连接射频源功率源或者射频偏置功率源。
[0012] 优选的，所述射频源功率源和所述射频偏置功率源输出为脉冲调制输出。
[0013] 优选的，所述环形压电陶瓷板通过一压电陶瓷驱动电极和所述驱动电源连接。
[0014] 本发明的优点在于：本发明所述的阻抗匹配网络中的可变真空电容采用压电陶瓷 材料制作，利用压电陶瓷材料的逆压电效应，在对压电陶瓷施加交变驱动电压时，压电陶瓷 能迅速沿着电压加载方向发生伸缩运动，进而迅速改变可变真空电容的电容值，通常在微 秒量级内即可改变。通过采用多个可变真空电容并联的方式，利用大功率MOSTFET场效应 管单元和MCU控制可以实现任意数量的可变真空电容的组合，进而实现匹配阻抗的灵活调 整。本发明所述的技术方案颠覆了以往利用电机驱动的传统可变真空电容的调节方式，利 用压电陶瓷材料的逆压电效应制作真空可变电容，实现真空可变电容能在微秒量级内实现 大小调节，满足等离子体阻抗迅速随射频功率源输出改变的需要。
【附图说明】
[0015] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0016] 图1示出本发明所述阻抗匹配网络与等离子体反应器连接结构示意图；
[0017] 图2示出本发明所述可变真空电容结构示意图；
[0018] 图3示出本发明所述环形压电陶瓷板及其弧形电极板连接结构示意图；
[0019] 图4示出本发明所述阻抗匹配网络的结构示意图；
[0020] 图5示出大功率MOSTFET场效应管与可变真空电容连接的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 在等离子体工业应用中，为了将激发等离子体的射频电源功率有效的加载在放电 系统上需要在电源和放电系统间接入阻抗匹配网络。图1示出本发明所述阻抗匹配网络与 等离子体反应器连接结构示意图。如图1所示，等离子体反应器包括真空反应腔100,所述 真空反应腔内包括上电极105和上电极105下方的下电极110,待处理的半导体基片位于 下电极110上