[发明专利]平板式等离子体增强化学汽相淀积设备的反应室结构

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，是一种平板式等离子体增强化学汽相淀积设备的反应室结构。

背景技术

在微电子和光电子领域，制造各种半导体器件和集成电路需要采用平板式等离子增强化学汽相淀积(PECVD)设备生成高质量的SiN、非晶Si、SiO₂等薄膜。而常规的平板式等离子增强化学汽相淀积(PECVD)设备的反应室是翻盖式的单室结构，如图1所示，图中，进气管7，射频电极35，载片盘10，下加热器27，真空阀11，机械泵12，下加热器电源接口27，密封橡皮圈30，匀气盘32。单室结构的致命缺点是反应室的上盖板是用橡皮圈密封的(为了经常开关盖方便)。而橡皮圈是有一定的漏气率的，尤其是经过长期反复开关盖后因橡皮变形或老化，这种漏气率只会有增无减。微小的漏气也会使淀积生成的薄膜中含氧、氮或其它元素，因而难以获得高质量的薄膜。

另一缺点是反应室腔壁是凉壁(因壁外是常温大气)，故容易在反应室内壁上生成粘附力极差的粉末，在生成膜的同时，这些粉末会随气流落到片子表面，以致形成赃点或缺陷，在这些地方很容易形成针孔，进而造成多层金属布线之间的短路。

同时，目前翻盖式PECVD设备难以在高温条件下工作，以满足淀积高质量薄膜的要求。

发明内容

本发明的目的是公开一种平板式等离子体增强化学汽相淀积设备的反应室结构，以避免现有技术存在的以上两个缺点，同时还可以在确保高质量薄膜淀积的基础上，让被淀积的片子可以升温到比常规平板式PECVD淀积温度(低于450度)高很多的条件下工作。例如，可以使用它在600度以上生成硬SiN或多晶硅等；或在更高温度下生长新的薄膜材料，例如SiC等。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种平板式等离子体增强化学汽相淀积设备的反应室结构，包括外腔室、阀、电机；其还设有内真空室，由内真空室与外腔室嵌套组装；内真空室上段的顶壁由具有伸缩功能的波纹管与外腔室内壁固连；内真空室上段的顶壁外侧通过螺杆与外腔室外顶面的堵转电机连接，以堵转电机控制内真空室上段的升降；内真空室的工作压强高于外腔室(由于外腔室使用分子泵机组抽真空其真空度高于即工作压强低于使用机械泵抽真空的内真空室)；内真空室中的载片盘与内真空室下段的侧壁不接触，避免载片台上的热量向外壁传导，以便载片台可以很快加热到很高的温度。

所述的反应室结构，其具体结构为：

外腔室为封闭腔体，包括外腔室上盖、外腔室侧壁、外腔室底座，以外腔室上盖、外腔室底座上下与外腔室侧壁围合而成，外腔室侧壁为内外双层壁结构；

内真空室位于外腔室内，包括内真空室上、下段两部分，碗状的内真空室上、下段开口相对上下围合成内真空室封闭腔体；

内真空室上段顶面上侧以具有伸缩功能的第一波纹管与外腔室上盖内侧面密封固连，内真空室上段顶面上侧还固连有上加热器，内真空室上段顶面内侧设有射频电极；

内真空室下段中水平设有载片盘，载片盘与内真空室下段的侧壁不接触，载片盘下侧固接有下加热器，并和载片盘升降轴上端固接；内真空室下段底板与外腔室底座固接，固接部开有通孔，通孔周缘与第二波纹管上端固接，第二波纹管向下延出外腔室底座；固接部还开有抽气孔，抽气孔经真空阀与机械泵相通连；

载片盘升降轴下端经固接部通孔中的密封第二波纹管伸出外腔室，与载片盘电机转轴固接，第二波纹管下端固接于载片盘电机机架上，载片盘电机机架与外腔室底座外侧固连；外腔室底座外侧设有下加热器电源接口，下加热器电源接口以导线与下加热器电连接；

外腔室上盖相对腔内的内真空室上段处设有内真空室上段升降系统和进气管，升降系统的堵转电机传动螺杆位于第一波纹管内，内真空室上段的顶壁外侧通过螺杆与外腔室顶面的连接；螺杆下端与内真空室上段顶面上侧固接，以堵转电机控制内真空室上段的升降；进气管与内真空室相通连；外腔室上盖上还设有射频电极电源接口、上加热器电源接口，射频电极电源接口和上加热器电源接口分别以导线与射频电极和上加热器电连接；

外腔室底座还设有另一通孔，另一通孔经高真空阀与分子泵机组密封连通。

所述的反应室结构，其还包括进片室、机械手，内真空室、进片室和机械手位于封闭的外腔室内，内真空室和进片室分处外腔室内两侧，机械手在内真空室和进片室之间；