半导体装置、半导体设备和半导体工艺方法与流程

1.本发明涉及半导体制备工艺的技术领域，特别是涉及一种半导体装置、半导体设备和半导体工艺方法。


背景技术：

2.在等离子体处理装置中，通常使用静电卡盘(esc)来固定晶圆，通过向腔室中通入处理气体和特定的电场，使得处理气体在电场的激励下产生等离子体，以对晶圆实施等离子体处理。然而，腔室侧壁和顶部容易附着有沉积工艺中形成的膜层。
3.传统的等离子体工艺过程中，在静电卡盘去电的过程中，处理腔室中容易发生异常放电的现象，导致腔室侧壁和顶壁沉积的膜层发生脱落，在晶圆表面形成污染粒子，影响产品良率。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对等离子体工艺过程中发生异常放电、导致膜层脱落形成污染粒子的问题，提供一种半导体装置、半导体设备和半导体工艺方法。
5.本技术公开了一种半导体装置，包括：供电单元，包括接地端和电压输出端，所述供电单元用于提供工作电压及电荷释放电压，所述电荷释放电压小于所述工作电压；静电卡盘，与所述供电单元相连接，用于在所述供电单元提供工作电压时吸附晶圆；释放所述晶圆后，所述静电卡盘上积累有电荷；保护电阻，与所述接地端相连接；继电器单元，在所述供电单元提供所述工作电压时，将所述静电卡盘与所述供电单元相连接；在所述供电单元提供所述电荷释放电压时，将所述静电卡盘与所述供电单元连接预设时间，以释放掉所述静电卡盘上积累的部分电荷，避免异常放电；并在所述预设时间后，将所述静电卡盘切换至与所述保护电阻相连接。
6.上述半导体装置，继电器单元与供电单元相互配合，可以在供电单元将工作电压调整为电荷释放电压之后的预设时间内，保持静电卡盘与供电单元连接，使得静电卡盘上积累的大量电荷可以先通过供电单元的接地回路快速释放，在预设时间之后再将静电卡盘与保护电阻相连，将剩余的电荷释放，减少了放电初期电荷量过大、放电速度慢所导致的电弧放电现象，进而减少了电弧放电损伤晶圆表面的情况，也减少了电弧击中反应腔室侧壁形成杂质粒子的情况，提高了晶圆良率。
7.在其中一个实施例中，所述供电单元的阻值小于所述保护电阻的阻值。
8.通过将供电单元的阻值设置为小于保护电阻的阻值，可以在放电初期，即静电卡盘与供电单元连接的预设时间内形成较大的放电电流，加速电荷的释放。
9.在其中一个实施例中，所述保护电阻的阻值包括3千欧姆至5千欧姆。
10.在其中一个实施例中，所述供电单元包括第一直流单元和第二直流单元，所述第一直流单元及所述第二直流单元均包括正向输出端及负向输出端；所述第一直流单元的正向输出端和所述第二直流单元的负向输出端共同组成所述电压输出端。
11.在其中一个实施例中，半导体装置还包括：电容电感匹配单元，位于所述继电器单元与所述静电卡盘之间，并与所述继电器单元及所述静电卡盘相连接。
12.电容电感匹配单元可以在供电阶段，将供电单元提供的电能最大程度传输到静电卡盘，减少电能的损耗。
13.本技术还公开了一种半导体设备，包括前述任一实施例中的半导体装置。
14.在其中一个实施例中，半导体设备还包括工艺腔室，所述静电卡盘位于所述工艺腔室内。
15.在其中一个实施例中，半导体设备包括等离子体工艺设备。
16.本技术还公开了一种半导体工艺方法，该方法应用于前述任一实施例中的半导体设备，该方法包括晶圆吸附阶段及晶圆释放与电荷释放阶段，其中，所述晶圆吸附阶段包括：所述供电单元向所述静电卡盘输出所述工作电压，以控制所述静电卡盘吸附所述晶圆；所述晶圆释放与电荷释放阶段包括：所述供电单元输出的电压由所述工作电压调整为所述电荷释放电压，并保持第一预设时间，以释放掉所述静电卡盘上积累的部分电荷，避免异常放电；将所述静电卡盘切换至与所述保护电阻相连接，并保持第二预设时间，以释放所述静电卡盘上积累的剩余电荷。
17.上述半导体工艺方法，可以在晶圆释放与电荷释放阶段将静电卡盘与供电单元的连接关系先保持第一预设时间，以便于将静电卡盘上积累的大部分电荷通过供电单元的接地端释放，然后再将静电卡盘转接到保护电阻进行第二阶段的放电，此时，由于大量电荷已经被释放，发生电弧放电的概率大大降低，减少了电弧放电损伤晶圆表面的情况，也减少了电弧击中反应腔室侧壁上黏附的杂质层、形成杂质粒子的情况，提高了晶圆良率。
18.在其中一个实施例中，所述工作电压包括3kv～4kv，所述电荷释放电压包括0～200v。
19.通过将电荷释放电压调低，可以使其远低于静电卡盘中积累的电荷形成的电压，便于静电卡盘通过供电单元的接地端释放电荷。
20.在其中一个实施例中，所述第一预设时间包括0.1秒～1秒，所述第二预设时间包括4秒～4.9秒。
21.在其中一个实施例中，所述晶圆吸附阶段和所述晶圆释放与电荷释放阶段之间还包括工艺阶段，所述工艺阶段包括：对所述晶圆执行工艺操作。
22.在其中一个实施例中，所述工艺阶段包括：使用等离子体轰击所述晶圆。
23.在其中一个实施例中，所述半导体设备还包括工艺腔室，所述静电卡盘位于所述工艺腔室内；所述晶圆吸附阶段之前还包括：设备准备阶段，所述设备准备阶段包括：向所述工艺腔室内通入保护气体。
24.在其中一个实施例中，所述晶圆释放与电荷释放阶段之后还包括：清扫阶段，所述清扫阶段包括：向所述工艺腔室内通入清扫气体，以对所述工艺腔室进行清扫。
25.在其中一个实施例中，所述保护气体及所述清扫气体均包括还原性气体。
附图说明
26.图1为本技术一实施例中半导体装置的电路结构示意图。
27.图2为本技术一实施例中静电卡盘与供电电压相连接的电路结构示意图。
28.图3为本技术一实施例中静电卡盘与保护电阻相连接的电路结构示意图。
29.图4为本技术又一实施例中半导体装置的电路结构示意图。
30.图5为本技术一实施例中半导体设备的结构示意图。
31.图6为本技术一实施例中半导体工艺方法的流程框图。
32.附图标号说明：
33.11、供电单元；111、第一直流单元；111a、第一正向输出端；111b、第一负向输出端；112、第二直流单元；112a、第二正向输出端；112b、第二负向输出端；12、静电卡盘；13、保护电阻；14、继电器单元；15、电容电感匹配单元；21、工艺腔室；23、冷阱；24、真空泵；25、阻抗匹配器；30、晶圆。
具体实施方式
34.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
36.在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件例如层、膜或基板被指为在另一膜层“上”时，其能直接在其他膜层上或亦可存在中间膜层。进一步说，当层被指为在另一层“下”时，其可直接在下方，亦可存在一或多个中间层。亦可以理解的是，当层被指为在两层“之间”时，其可为两层之间的唯一层，或亦可存在一或多个中间层。
37.在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由
……
组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。
38.在等离子体工艺装置中，通常使用静电卡盘(esc)来固定晶圆，通过向腔室中通入处理气体并提供特定的电场，使得处理气体在电场的激励下产生等离子体，以对晶圆实施沉积工艺和刻蚀工艺。然而，等离子体工艺装置在经过长期使用之后，腔室侧壁和顶部容易附着有沉积工艺中形成的膜层。
39.然而，在静电卡盘去电的过程中，等离子体工艺装置的腔室中容易发生电弧放电现象，电弧击中晶圆表面后会对晶圆造成损伤，并且，电弧击中腔室侧壁或顶部附着的膜层后，会产生污染粒子掉落到晶圆表面，影响了晶圆良率。为了解决上述问题，本技术的一个实施例提供了一种半导体装置，如图1所示，包括：供电单元11，包括接地端和电压输出端，供电单元11用于提供工作电压及电荷释放电压，电荷释放电压小于工作电压；静电卡盘12，与供电单元11相连接，用于在供电单元11提供工作电压时吸附晶圆；释放晶圆后，静电卡盘12上积累有电荷；保护电阻13，与接地端相连接；继电器单元14，在供电单元11提供工作电压时，将静电卡盘12与供电单元11相连接；在供电单元11提供电荷释放电压时，将静电卡盘12与供电单元11连接预设时间，以释放掉静电卡盘12上积累的部分电荷，避免异常放电；并
在预设时间后，将静电卡盘12切换至与保护电阻13相连接。
40.上述半导体装置，继电器单元14与供电单元11相互配合，可以在供电单元11将工作电压调整为电荷释放电压之后的预设时间内，保持静电卡盘12与供电单元11相连接，使得静电卡盘12上积累的大量电荷可以先通过供电单元11的接地回路快速释放，在预设时间之后再将静电卡盘12与保护电阻13相连，将剩余的电荷释放，减少了放电初期电荷量过大、放电速度慢所导致的电弧放电现象，进而减少了电弧放电损伤晶圆表面的情况，也减少了电弧击中反应腔室侧壁形成杂质粒子的情况，提高了晶圆良率。
41.具体地，供电单元11可以是高压直流单元，可以向静电卡盘12(electrostatic chuck，esc)提供工作电压或电荷释放电压。其中，当供电单元11向静电卡盘12提供工作电压时，静电卡盘12可以将放置在其表面的晶圆吸附固定。而当供电单元11向静电卡盘12提供电荷释放电压时，静电卡盘12则不再吸附晶圆，使得晶圆可以被移动至其他位置。
42.静电卡盘12在释放晶圆之后，通常会在其表面积累大量电荷，此时，如果直接将静电卡盘12转接至保护电阻13进行接地放电，那么极容易出现电弧放电现象，对晶圆表面造成损伤；并且，电弧放电还容易将工艺腔室侧壁附着的膜层击落，掉落在晶圆表面形成污染颗粒，影响晶圆良率。为了解决上述问题，本实施例中的继电器单元14可以在供电单元11从工作电压调整至电荷释放电压时，保持静电卡盘12与供电单元11连接预设时间。在预设时间之后，再将静电卡盘12切换至与保护电阻13相连接。其中，在供电单元11从工作电压调整至电荷释放电压之后的预设时间内，静电卡盘12中累积的大量电荷可以通过供电单元11的接地端快速释放。在预设时间之后，静电卡盘12中的大部分电荷已经得到了释放，此时将静电卡盘12转接至保护电阻13进行后续的电荷释放，发生电弧放电的概率大大降低，减少了电弧放电损伤晶圆表面或击中反应腔室侧壁的情况，提高了晶圆良率。
43.在一些实施例中，供电单元11内部电阻的阻值小于保护电阻13的阻值。示例地，保护电阻13的阻值例如可以是3千欧姆至5千欧姆，例如为3000欧姆、3500欧姆、4000欧姆或5000欧姆。供电单元11的阻值例如可以是500欧姆至1000欧姆，例如可以是500欧姆、700欧姆或1000欧姆。通过将供电单元11的阻值设置为小于保护电阻13的阻值，可以在工作电压调整至电荷释放电压之后的预设时间内形成较大的放电电流，加速电荷的释放。
44.在一些实施例中，如图2和图3所示，供电单元11包括第一直流单元111和第二直流单元112，第一直流单元111包括第一正向输出端111a和第一负向输出端111b，第二直流单元112包括第二正向输出端112a及第二负向输出端112b，第一正向输出端111a和第二负向输出端112b共同组成供电单元11的电压输出端。
45.示例地，在图2中，供电单元11提供工作电压时，第一直流单元111的第一正向输出端111a输出+1.8kv的直流电压，第二直流单元112的第二负向输出端112b输出-1.8kv的直流电压，供电单元11输出的工作电压为3.6kv，静电卡盘12将晶圆吸附固定。
46.示例地，在供电单元11从工作电压调整至电荷释放电压之后的预设时间内，继电器单元14内部的电路保持不变，使得静电卡盘12与供电单元11连接预设时间，如图2所示，静电卡盘12中累积的大量电荷可以通过供电单元11的接地端快速释放。在预设时间之后，继电器单元14内部的电路调整为图3所示电路，静电卡盘12切换至与保护电阻13相连接，此时由于静电卡盘12中的大部分电荷已经得到了释放，即使通过保护电阻13对静电卡盘12进行电荷释放，发生电弧放电的概率也大大降低。示例地，预设时间可以是0.1s，电荷释放电
压可以为0v，第一直流单元111的第一正向输出端111a和第二直流单元112的第二负向输出端112b的输出电压均为0v。
47.在一些实施例中，电荷释放电压可以是0v～200v中间的任意电压值，例如0v、10v、50v、100v、150v或200v。例如，第一正向输出端111a输出+5v的直流电压，第二负向输出端112b输出-5v的直流电压；或者第一正向输出端111a输出+25v的直流电压，第二负向输出端112b输出-25v的直流电压。可选地，预设时间可以是0.1s～1s中任意时间值，例如0.1s、0.3s、0.5s或1s。
48.在一些实施例中，如图4所示，半导体装置还包括电容电感匹配单元15，位于继电器单元14与静电卡盘12之间，并与继电器单元14及静电卡盘12相连接。电容电感匹配单元15可以将供电单元11提供的电能最大程度传输到静电卡盘12，减少电能的损耗。
49.本技术的一个实施例还公开了一种半导体设备，包括前述任一实施例中的半导体装置。如图5所示，该半导体设备可以包括工艺腔室21，静电卡盘12位于工艺腔室21中，用于将晶圆30固定在工艺腔室21中。示例地，该半导体设备可以是等离子体工艺设备，例如电感耦合等离子体设备(inductive coupled plasma，icp)。利用该等离子体工艺设备，可以对晶圆30进行等离子体工艺，例如氩气等离子体工艺或氢气等离子体工艺。
50.具体地，半导体设备还包括第一射频电源rf1和第二射频电源rf2。其中，第一射频电源rf1可以产生射频功率信号，并通过感应线圈在工艺抢腔室21内产生感应电场，将通入腔室中的工艺气体激发成等离子体。第二射频单元rf2与承载晶圆30的静电卡盘12相连接，用于在晶圆30表面产生负偏压，吸引等离子体朝向晶圆30移动。可选地，半导体设备还包括阻抗匹配器25(rf match)，第二射频单元rf2通过阻抗匹配器25与静电卡盘12相连。阻抗匹配器25用于减少第二射频电源rf2输出功率的损耗。示例地，第一射频电源rf1的工作频率为12.5mhz，第二射频电源rf2的工作频率为13.56mhz。
51.请继续参考图5，半导体设备还包括冷阱23和真空泵24。其中，冷阱23又可以称为冷捕集器，温度例如可以设置为120k，用于将工艺腔室21内产生的水蒸气冷凝吸附。真空泵24用于抽取工艺腔室21内的气体和等离子体。冷阱23和真空泵24相互配合，可以将工艺腔室21内产生的一些粒子和水汽等抽取干净，在工艺腔室21形成真空环境。
52.作为示例，可以采用图5所示的半导体设备执行氢气等离子体工艺，完整的工艺流程可以参考表1。表1中，step表示步骤序号；time表示各个步骤的持续时间；esc表示静电卡盘，rf1为第一射频电源，rf2为第二射频电源，最后一列表示氢气的通入速度，sccm为体积流量单位，即标准公升每分钟流量值(standard liter per minute)。
53.表1
54.steptime(sec)esc onrf1(w)rf2(w)h2(sccm)14release00021release00032release0004111.6kv-3.6kv00170523.6kv19000170613.6kv19000170723.6kv1900450170
8103.6kv1900450170950v
→
release19000170102release001701110release000
55.具体地，步骤1-3为氢气等离子体工艺中的机台准备阶段。从表1中可知，在机台准备阶段，静电卡盘12一直处于释放(release)状态，尚未对晶圆30产生吸附。第一射频电源rf1、第二射频电源rf2暂未接通电源。此时也还没有向工艺腔室21中通入氢气。示例地，机台准备阶段的持续时间为7s。
56.从步骤4开始，供电单元11开始向静电卡盘12供电，用于固定晶圆30，供电电压保持在1.6kv至3.6kv之间。并且，在此阶段开始向腔室内部通入氢气，用氢气充满工艺腔室21，将工艺腔室21中的空气完全排出。示例地，通入氢气的速度可以是170sccm。可选地，可以根据工艺需求调整氢气的通入速度。
57.在步骤5和步骤6中，供电单元11的输出电压稳定在3.6kv。同时第一射频电源rf1接通电源，以在工艺腔室21中形成感应电场，利用氢气产生等离子体，示例地，第一射频电源rf1的工作功率可以为1900w，工作电压的频率为12.5mhz。示例地，步骤5和步骤6的持续时间为3s，在此过程中，持续向工艺腔室21中以170sccm的速度通入氢气。
58.在步骤7和步骤8中，第二射频电源rf2接通电源，用于在工艺腔室21中产生吸附电场，将等离子体吸附向晶圆30表面。示例地，第二射频电源rf2的工作功率可以为450w，工作电压的频率为13.56mhz。步骤7和步骤8的持续时间例如可以是12s，在此过程中，持续以170sccm的速度向工艺腔室21中通入氢气，并且，第一射频电源rf1持续以1900w的工作功率提供感应电场，供电单元11持续向静电卡盘12提供3.6kv的高压直流电，以固定晶圆30。静电卡盘12在此过程中积累了大量电荷。
59.步骤9为电荷释放阶段。在此阶段，第二射频电源rf2停止工作，工艺腔室21中不再存在吸附电场，等离子体不再轰击晶圆30表面。继续向工艺腔室21中通入氢气，第一射频电源rf1也保持在正常的工作状态。
60.示例地，电荷释放阶段可以分为第一阶段和第二阶段。在第一阶段中，供电单元11保持与静电卡盘12的连接状态，如图2所示。供电单元11的输出电压为电荷释放电压(例如为0v～200v)。根据表1可知，电荷释放电压为0v，因此第一直流单元111中的第一正向输出端111a输出0v；第二直流单元112的第二负向输出端112b输出0v。
61.如图2所示，由于供电单元11的内部阻抗较小(远小于保护电阻13的阻值)，因此静电卡盘12上积累的大部分电荷可以在第一阶段通过供电单元11的接地端快速释放。第一阶段可以称为快速放电阶段，示例地，第一阶段持续0.1秒。
62.第二阶段可以称为正常放电阶段。在第二阶段中，继电器单元14切换电路连接关系，将静电卡盘12切换至与保护电阻13相连接，如图3所示。静电卡盘12上残留的电荷通过保护电阻13释放。示例地，第二阶段持续4.9s。由于静电卡盘12上积累的大部分电荷已经在第一阶段通过供电单元11的接地端得以释放，因此，在第二阶段将静电卡盘12与保护电阻13相连之后，静电卡盘12上的电荷量已经不足以产生电弧放电，降低了电弧放电的出现概率，减少了电弧放电损伤晶圆30表面的情况，也减少了电弧击中反应腔室侧壁形成杂质粒子的情况，提高了晶圆30的良率。
63.在步骤10中，第一射频电源rf1停止工作，不再产生等离子体。同时继续以170sccm的速度通入氢气，利用不断通入的氢气将腔室内残留的等离子体吹扫干净并用真空泵24抽走。示例地，步骤10的持续时间为2s。
64.最后，步骤11结束整个工艺流程。
65.在其他的实施例中，利用图5所示的半导体设备执行等离子体工艺时，可以根据实际需求选择等离子体气体、调整各个步骤的时长以及调整电荷释放阶段中第一阶段和第二阶段的时长。
66.本技术的一个实施例还公开了一种半导体工艺方法，如图6所示，该方法应用于前述实施例中的半导体设备，包括：
67.s10：晶圆吸附阶段：供电单元11向静电卡盘12输出工作电压，以控制静电卡盘12吸附晶圆；
68.s20：晶圆释放与电荷释放阶段：供电单元11输出的电压由工作电压调整为电荷释放电压，并保持第一预设时间，以释放掉静电卡盘12上积累的部分电荷，避免异常放电；将静电卡盘12切换至与保护电阻13相连接，并保持第二预设时间，以释放静电卡盘12上积累的剩余电荷。
69.在步骤s10中，半导体设备工作在晶圆吸附阶段，供电单元11向静电卡盘12输出3kv～4kv的工作电压，控制静电卡盘12吸附晶圆。示例地，工作电压可以是3000v、3600v或者4000v。示例地，在晶圆吸附阶段，供电单元11和静电卡盘12之间的连接关系如图2所示。
70.在步骤s20中，半导体设备工作在晶圆释放与电荷释放阶段，供电单元11的输出电压由工作电压调整为电荷释放电压，并保持第一预设时间。示例地，电荷释放电压例如可以是0～200v，例如为0v、10v、50v、100v、150v或200v。第一预设时间可以是0.1秒～1秒，例如为0.1秒、0.2秒、0.5秒或者1秒。在第一预设时间内，供电电压的输出电压虽然从工作电压调整为电荷释放电压，但是供电单元11和静电卡盘12之间的连接关系仍然如图2所示。此时，静电卡盘12上积累的电荷所产的电压远大于供电单元11提供的电荷释放电压，并且，由于供电单元11的内部阻抗较小，静电卡盘12上累积的电荷可以通过供电单元11的接地端快速释放。
71.在第一预设时间之后，静电卡盘12切换至与保护电阻13相连接，并保持第二预设时间，如图3所示。此时，静电卡盘12中的大部分电荷已经通过供电单元11的接地端得以释放，静电卡盘12中剩余的电荷能够产生的电压大幅减小，即使将静电卡盘12与保护电阻13相连接进行电荷释放，也不会因为保护电阻13的阻值过大而产生电弧放电现象。示例地，第二预设时间可以是4秒～4.9秒，例如为4秒、4.5秒、4.8秒或者4.9秒。
72.上述半导体工艺方法，在晶圆释放与电荷释放阶段先将静电卡盘12与供电单元11保持连接，并持续第一预设时间，以便于将静电卡盘12上积累的大部分电荷通过供电单元11的接地端释放，由于供电单元11的内部电阻的阻值小于保护电阻13的阻值，所以，放电电流更大，可以在短时间内释放大量电荷。在第一预设时间之后再将静电卡盘12转接到保护电阻13，以进行剩余电荷的释放，此时，由于大量电荷已经被释放，发生电弧放电的概率大大降低，减少了电弧放电损伤晶圆表面的情况，也减少了电弧击中反应腔室侧壁上黏附的杂质层、形成杂质粒子的情况，提高了晶圆良率。并且，由于减少了电弧放电的概率，可以减少处理故障的宕机时间，保证产品顺利生产。
73.在一些实施例中，第一预设时间和第二预设时间之和为固定值，例如为5s。
74.在一些实施例中，晶圆吸附阶段和晶圆释放与电荷释放阶段之间还包括工艺阶段，工艺阶段包括：对晶圆执行工艺操作。示例地，工艺操作可以包括：使用等离子体轰击晶圆。示例地，可以使用等离子体轰击晶圆表面，以去除晶圆表面特定的膜层或者杂质。等离子体可以包括氢气等离子体、氩气等离子体或其他等离子体。
75.可选地，工艺操作还可以包括等离子体沉积工艺，以于晶圆表面沉积膜层。
76.在一些实施例中，在晶圆吸附阶段之前还包括设备准备阶段。设备准备阶段例如可以是向工艺腔室21内通入保护气体，保护气体可以包括惰性气体、氩气或氢气。通过向工艺腔室21内通入保护气体，可以将工艺腔室21中的空气排出干净，于工艺腔室21中形成无氧环境，防止氧化。
77.在一些实施例中，晶圆释放与电荷释放阶段之后还包括：清扫阶段，清扫阶段包括：向工艺腔室内通入清扫气体，以对工艺腔室进行清扫。示例地，保护气体及清扫气体均为还原性气体，例如氢气。
78.作为示例，上述半导体工艺方法例如可以适用于ulvac entron ex-w300设备或eni/2000搭配eni1250的制程腔体。可以根据上述半导体工艺方法，对一些icp设备原厂提供的氢气等离子体最佳工艺流程进行改进，以减少晶圆释放阶段静电卡盘发生电弧放电的概率，提升产品良率。
79.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
80.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：供电单元，包括接地端和电压输出端，所述供电单元用于提供工作电压及电荷释放电压，所述电荷释放电压小于所述工作电压；静电卡盘，与所述供电单元相连接，用于在所述供电单元提供工作电压时吸附晶圆；释放所述晶圆后，所述静电卡盘上积累有电荷；保护电阻，与所述接地端相连接；继电器单元，在所述供电单元提供所述工作电压时，将所述静电卡盘与所述供电单元相连接；在所述供电单元提供所述电荷释放电压时，将所述静电卡盘与所述供电单元连接预设时间，以释放掉所述静电卡盘上积累的部分电荷，避免异常放电；并在所述预设时间后，将所述静电卡盘切换至与所述保护电阻相连接。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述供电单元的阻值小于所述保护电阻的阻值。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述保护电阻的阻值包括3千欧姆至5千欧姆。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述供电单元包括第一直流单元和第二直流单元，所述第一直流单元及所述第二直流单元均包括正向输出端及负向输出端；所述第一直流单元的正向输出端和所述第二直流单元的负向输出端共同组成所述电压输出端。5.根据权利要求1-4任一项所述的半导体装置，其特征在于，还包括：电容电感匹配单元，位于所述继电器单元与所述静电卡盘之间，并与所述继电器单元及所述静电卡盘相连接。6.一种半导体设备，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的半导体装置。7.根据权利要求6所述的半导体设备，其特征在于，还包括工艺腔室，所述静电卡盘位于所述工艺腔室内。8.根据权利要求7所述的半导体设备，其特征在于，所述半导体设备包括等离子体工艺设备。9.一种半导体工艺方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求6-8任一项所述的半导体设备，所述方法包括晶圆吸附阶段及晶圆释放与电荷释放阶段，其中，所述晶圆吸附阶段包括：所述供电单元向所述静电卡盘输出所述工作电压，以控制所述静电卡盘吸附所述晶圆；所述晶圆释放与电荷释放阶段包括：所述供电单元输出的电压由所述工作电压调整为所述电荷释放电压，并保持第一预设时间，以释放掉所述静电卡盘上积累的部分电荷，避免异常放电；将所述静电卡盘切换至与所述保护电阻相连接，并保持第二预设时间，以释放所述静电卡盘上积累的剩余电荷。10.根据权利要求9所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述工作电压包括3kv～4kv，所述电荷释放电压包括0～200v。11.根据权利要求9所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述第一预设时间包括0.1秒～1秒，所述第二预设时间包括4秒～4.9秒。
12.根据权利要求9所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述晶圆吸附阶段和所述晶圆释放与电荷释放阶段之间还包括工艺阶段，所述工艺阶段包括：对所述晶圆执行工艺操作。13.根据权利要求12所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述工艺操作包括：使用等离子体轰击所述晶圆。14.根据权利要求12所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述半导体设备还包括工艺腔室，所述静电卡盘位于所述工艺腔室内；所述晶圆吸附阶段之前还包括：设备准备阶段，所述设备准备阶段包括：向所述工艺腔室内通入保护气体。15.根据权利要求14所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述晶圆释放与电荷释放阶段之后还包括：清扫阶段，所述清扫阶段包括：向所述工艺腔室内通入清扫气体，以对所述工艺腔室进行清扫。16.根据权利要求15所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述保护气体及所述清扫气体均包括还原性气体。

技术总结
本发明涉及一种半导体装置、半导体设备和半导体工艺方法。该半导体工艺方法包括晶圆吸附阶段及晶圆释放与电荷释放阶段，其中，晶圆吸附阶段包括：供电单元向静电卡盘输出工作电压，以控制静电卡盘吸附晶圆；晶圆释放与电荷释放阶段包括：供电单元输出的电压由工作电压调整为电荷释放电压，并保持第一预设时间，以释放掉静电卡盘上积累的部分电荷，避免异常放电；将静电卡盘切换至与保护电阻相连接，并保持第二预设时间，以释放静电卡盘上积累的剩余电荷。上述半导体工艺方法，可以减少电弧放电现象，提高晶圆良率。提高晶圆良率。提高晶圆良率。


技术研发人员：刘志强
受保护的技术使用者：长鑫存储技术有限公司
技术研发日：2022.01.19
技术公布日：2023/7/31