[发明专利]上电极结构及等离子体增强化学气相沉积装置

说明书

本发明提供了一种上电极结构及等离子体增强化学气相沉积装置。该上电极结构包括中心电极板和围绕中心电极板并与中心电极板连接的外围电极板，外围电极板的底面低于中心电极板的底面，且上电极结构中具有贯穿上电极结构的通气孔道。由于外围电极板的底面低于中心电极板的底面，且上电极结构中具有贯穿上电极结构的通气孔道，从而能够使上电极结构的底面形成有拱形结构，进而提高了通过上电极结构的工艺气体的气流均匀性，使利用工艺气体沉积形成的薄膜具有更好的均匀性；并且，由于上电极结构包括有连接设置的中心电极板和外围电极板，从而能够通过调节中心电极板和外围电极板的位置关系进一步地对工艺气体的气流均匀性进行优化。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及一种上电极结构及等离子体增强化学气相沉积装置。

背景技术

现有镀膜工艺中，微电子等离子真空工艺设备广泛应用于半导体工业、太阳能电池制作工艺中，用于沉积各种薄膜。微电子等离子真空工艺设备主要包括微电子领域的CVD设备、ETCH设备以及其他相关设备，如TFT液晶显示用CVD设备、ETCH设备，或太阳能非晶微晶用PECVD设备。

在微电子等离子真空工艺设备中，上电极连接于射频电源，工艺气体通入上电极，反应气体在射频电源作用下，电离产生等离子体，等离子体在腔室中进行反应，在衬底基片上沉积特定的膜层。并且，反应需要在特定的温度下进行，因此一般需要把衬底基片加热到适当的温度。但是，随着基片衬底越来越大，射频电源的频率越来越高，工艺中会产生驻波效应，驻波效应使得在基片衬底上的沉积的膜层或者刻蚀的深度在整个衬底上不均匀，影响整个工艺效果。

现有技术中公开了一种提高等离子均匀性以及气流均匀性的方法(中国专利CN200710166935.7)，其中公开了一种等离子体制程室中用以分配气体的气体扩散板。该气体分配板包括一个具有一上游侧与一下游侧的扩散板，以及多个通过该扩散板上游侧与下游侧间的气体通道。该气体通道包括中空阴极腔，且该中空阴极腔位于气体通道的下游侧，用以增强等离子体的游离。该气体扩散板中的该中空阴极腔为多个，且该中空阴极腔的深度、直径、表面积及密度从扩散板的中央往边缘逐步地增加，从而改善沉积在基板上的膜层的厚度与性质的均一性。

现有技术中还公开了一种提高等离子均匀性以及气流均匀性的方法(中国专利CN200580022984.2)，其中公开了一种等离子体制程室中用以分配气体的气体扩散板。该扩散板被分割成N个同心区块。同心区块被定义成介于内与外界限之间的区域，其中该内与外界限具有与扩散板整体形状相同的几何形状。在同一区块内，扩散板的孔洞是相同的。区块可以是方形、矩形或圆形。其中，孔洞密度变化和孔洞设计变化能够改变膜层沉积厚度与性质均匀性。

但是，在现有提高等离子均匀性以及气流均匀性的方法中，均存在设备加工上比较困难的问题，而且一旦设备加工完毕，便无法通过调节设备来改善工艺结果中膜层厚度与膜层性质的均匀性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种上电极结构及等离子体增强化学气相沉积装置，以优化等离子的均匀性以及气流的均匀性，从而有效地提高工艺均匀性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种上电极结构，该上电极结构包括中心电极板和围绕中心电极板并与中心电极板连接的外围电极板，外围电极板的底面低于中心电极板的底面，且上电极结构中具有贯穿上电极结构的通气孔道。

进一步地，中心电极板的上表面与外围电极板的上表面齐平。

进一步地，中心电极板与外围电极板的厚度相同。

进一步地，外围电极板包括n个依次连接设置的环形电极板，第n个环形电极板环绕第n-1个环形电极设置，第n个环形电极板的底面低于第n-1个环形电极，且n≥2。

进一步地，中心电极板和/或环形电极板由多块电极板组成，各电极板中具有通气孔道。