一种耐等离子体腐蚀涂层结构及其制备方法与流程

文档序号:35539989发布日期:2023-09-23 16:32阅读:73来源:国知局

本发明属于半导体设备领域,涉及一种涂层材料,具体涉及一种耐等离子体腐蚀涂层结构及其制备方法。


背景技术:

1、等离子体蚀刻制程在集成电路制造领域发挥着至关重要的作用。制程中,物理轰击及等离子体的化学反应作用也会同样作用于刻蚀腔室内部所有与等离子体接触的部件,造成腐蚀。对于处在刻蚀腔体内的部件而言,通常会涂覆一些耐等离子体腐蚀的涂层以保护部件不被腐蚀,如涂敷氧化钇(y2o3)涂层,以抗氟离子腐蚀。

2、然而,目前等离子体蚀刻制程中,越来越频繁地涉及到含氢等离子体的使用。当工艺气体中氢含量越高,等离子能量密度越高时,产生的还原性氢自由基也越多。刻蚀机内部主要部件如喷淋头仍使用y2o3涂层,当该涂层面临大量具有还原性氢自由基时,氧化钇表面和晶格氧原子易与氢自由基结合,生成-oh物种,继而产生氧缺陷导致涂层被腐蚀,并产生颗粒污染。


技术实现思路

1、本发明的目的是解决暴露在等离子刻蚀环境中的刻蚀机内部零部件的耐等离子体腐蚀的问题,尤其是耐氢腐蚀。

2、为了达到上述目的,本发明提供了一种耐等离子体腐蚀涂层结构,该涂层结构包含设置在基底上交替排列的过渡层和抗氢层,所述过渡层覆盖所述基底,用于增强基底与抗氢层的结合力,所述抗氢层形成在所述过渡层上,其中,所述抗氢层包含稀土金属碳化物。

3、可选的,所述涂层结构的最外层为所述抗氢层。

4、可选的,所述稀土金属碳化物具有层状结构。

5、可选的,所述稀土金属包含钪、钇、镧、铈、铒中的任意一种或任意多种的组合。

6、可选的,所述抗氢层包含yc2。

7、可选的,所述的过渡层包含y2o3、yof、yf3中的任意一种或任意两种以上的组合。

8、本发明还提供了一种耐等离子体腐蚀涂层的制备方法,包含:

9、提供一基底;

10、在所述基底上形成过渡层;

11、在所述过渡层上形成抗氢层;

12、其中,所述的抗氢层包含稀土金属碳化物,所述的过渡层用于增强基底与抗氢层之间的结合力。

13、可选的,该方法包含若干次交替形成过渡层、抗氢层的循环。

14、可选的,所述的稀土金属包含钪、钇、镧、铈、铒中的任意一种或任意多种的组合。

15、可选的,所述的抗氢层包含yc2。

16、可选的,所述的抗氢层通过原子层沉积(ald)、化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、热喷涂或等离子喷涂中的任意一种方式制备。

17、可选的,所述的过渡层包含y2o3、yof、yf3中的任意一种或任意两种以上的组合。

18、可选的,所述的过渡层通过ald、cvd、pvd、热喷涂或等离子喷涂中的任意一种制备。

19、本发明还提供了一种等离子处理装置,包含等离子处理腔室,其暴露于所述腔室内的工件表面设有上述的耐等离子体腐蚀涂层结构。

20、可选的,该装置为电感耦合等离子体处理装置,所述的工件包括:衬套、气体喷嘴、静电吸盘组件、聚焦环、绝缘环、覆盖环、等离子体约束装置、陶瓷盖板或气体连接法兰中的至少一种。

21、可选的,该装置为电容耦合等离子体处理装置,所述的工件包括:喷淋头、上接地环、移动环、气体分配板、气体缓冲板、静电吸盘组件、下接地环、覆盖环、绝缘环或等离子体约束装置中的至少一种。

22、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

23、本发明通过在半导体零部件的基底上交替生长过渡层、抗氢层形成耐等离子体腐蚀涂层结构,利用稀土金属碳化物中碳离子丰富的表面化学键与氢离子发生络合反应,达到捕获氢自由基的目的,提高半导体零部件的服役寿命,利用过渡层提高抗氢层与基层、抗氢层与抗氢层的结合力,可根据需要设置多层抗氢层、过渡层,起到实际做厚抗氢层的效果。



技术特征:

1.一种耐等离子体腐蚀涂层结构,其特征在于,该涂层结构包含设置在基底上交替排列的过渡层和抗氢层,所述过渡层覆盖所述基底,用于增强基底与抗氢层的结合力,所述抗氢层形成在所述过渡层上,其中,所述抗氢层包含稀土金属碳化物。

2.如权利要求1所述的耐等离子体腐蚀涂层结构,其特征在于,所述涂层结构的最外层为所述抗氢层。

3.如权利要求1所述的耐等离子体腐蚀涂层结构,其特征在于,所述稀土金属碳化物具有层状结构。

4.如权利要求3所述的耐等离子体腐蚀涂层结构,其特征在于,所述稀土金属包含钪、钇、镧、铈、铒中的任意一种或任意多种的组合。

5.如权利要求4所述的耐等离子体腐蚀涂层结构,其特征在于,所述抗氢层包含yc2。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的耐等离子体腐蚀涂层结构,其特征在于,所述的过渡层包含y2o3、yof、yf3中的任意一种或任意两种以上的组合。

7.一种耐等离子体腐蚀涂层的制备方法,其特征在于,包含:

8.如权利要求7所述的耐等离子体腐蚀涂层的制备方法,其特征在于,该方法包含若干次交替形成过渡层、抗氢层的循环。

9.如权利要求7所述的耐等离子体腐蚀涂层的制备方法,其特征在于,所述的稀土金属包含钪、钇、镧、铈、铒中的任意一种或任意多种的组合。

10.如权利要求9所述的耐等离子体腐蚀涂层的制备方法,其特征在于,所述的抗氢层包含yc2。

11.如权利要求7所述的耐等离子体腐蚀涂层的制备方法,其特征在于,所述的抗氢层通过ald、cvd、pvd、热喷涂或等离子喷涂中的任意一种方式制备。

12.如权利要求7所述的耐等离子体腐蚀涂层的制备方法,其特征在于,所述的过渡层包含y2o3、yof、yf3中的任意一种或任意两种以上的组合。

13.如权利要求7所述的耐等离子体腐蚀涂层的制备方法,其特征在于,所述的过渡层通过ald、cvd、pvd、热喷涂或等离子喷涂中的任意一种制备。

14.一种等离子处理装置,包含等离子处理腔室,其特征在于,暴露于所述腔室内的工件表面设有权利要求1-6中任意一项所述的耐等离子体腐蚀涂层结构。

15.如权利要求14所述的等离子处理装置,其特征在于,该装置为电感耦合等离子体处理装置,所述的工件包括:衬套、气体喷嘴、静电吸盘组件、聚焦环、绝缘环、覆盖环、等离子体约束装置、陶瓷盖板或气体连接法兰中的至少一种。

16.如权利要求14所述的等离子处理装置,其特征在于,该装置为电容耦合等离子体处理装置,所述的工件包括:喷淋头、上接地环、移动环、气体分配板、气体缓冲板、静电吸盘组件、下接地环、覆盖环、绝缘环或等离子体约束装置中的至少一种。


技术总结
本发明公开了一种耐等离子体腐蚀涂层结构及其制备方法,该涂层结构包含设置在基底上交替排列的过渡层和抗氢层,所述过渡层覆盖所述基底,用于增强基底与抗氢层的结合力,所述抗氢层形成在所述过渡层上,其中,所述抗氢层包含稀土金属碳化物。本发明通过在半导体零部件的基底上交替生长过渡层、抗氢层形成耐等离子体腐蚀涂层结构,利用稀土金属碳化物的碳离子丰富的表面化学键与氢离子发生络合反应,达到捕获氢自由基的目的,利用稀土金属碳化物的层状微观结构,达到有效捕获氢自由基,尽量避免其扩散至过渡层的目的,提高半导体零部件的服役寿命。

技术研发人员:孙祥,郭盛,朱生华
受保护的技术使用者:中微半导体设备(上海)股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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