[实用新型]一种等离子体源以及半导体反应设备

说明书

本实用新型涉及一种等离子体源以及半导体反应设备，该等离子体源包括反应腔、上电极板、下电极板以及射频电源，上电极板以及下电极板设置在反应腔的内部，上电极板以及下电极板互相平行，射频电源用于对上电极板以及下电极板施加功率，上电极板开设有多个通孔，包括第一通孔部分和第二通孔部分，在上电极板中，第二通孔部分相对于第一通孔部分靠近下电极板，第一通孔部分与第二通孔部分连通，第一通孔部分的直径小于第二通孔部分的直径，第一通孔部分的长度小于第二通孔部分的长度。本实用新型能够提高等离子体源的电离效率和等离子体的均匀性。

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种等离子体源以及半导体反应设备。

背景技术

在半导体晶圆等离子体放电处理设备中，通常采用线圈电感耦合等离子体源模型或平行板式电容耦合等离子体源模型作为等离子体源。在线圈电感耦合等离子体源模型中，线圈感应所产生的等离子体的均匀性不易控制，并且，从介质窗开孔集中通入反应气体导致气流均匀性不易控制。在平行板式电容耦合等离子体源模型中，上电极板同时作为进气匀流板，可使反应气体均匀分散到晶圆表面，但这种等离子体源模型的电离效率相对较低、活性粒子数量不足并且反应效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种等离子体源以及半导体反应设备，以在一定程度上提高等离子体源的电离效率和等离子体的均匀性。

本实用新型的目的是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种等离子体源，包括反应腔、上电极板、下电极板以及射频电源，所述上电极板以及所述下电极板设置在所述反应腔的内部，所述上电极板以及所述下电极板互相平行，所述射频电源用于对所述上电极板以及所述下电极板施加功率，所述上电极板开设有多个通孔，所述通孔包括第一通孔部分和第二通孔部分，在所述上电极板中，所述第二通孔部分相对于所述第一通孔部分靠近所述下电极板，所述第一通孔部分与所述第二通孔部分连通，所述第一通孔部分的直径小于所述第二通孔部分的直径，所述第一通孔部分的长度小于所述第二通孔部分的长度。

在一些实施方式中，所述第一通孔部分的长度与所述第二通孔部分的长度之和等于所述上电极板的上表面与下表面之间的距离。

在一些实施方式中，所述第一通孔部分的长度1-5mm，所述第二通孔部分的长度为5-25mm。

在一些实施方式中，所述第一通孔部分的直径为0.1-1mm，所述第二通孔部分的直径为0.5-5mm。

在一些实施方式中，所述通孔在所述上电极板中呈六边形蜂窝状布置。

在一些实施方式中，所述上电极板的表面及所述通孔的内壁表面设置有氧化层。

在一些实施方式中，所述射频电源为连续电源或脉冲电源，所述射频电源的本体频率为2-100MHz。

在一些实施方式中，所述氧化层的厚度大于等于10μm。

在一些实施方式中，所述射频电源为脉冲电源时，脉冲频率为1-10kHz，占空比为5-95％。

本实用新型还提供一种半导体反应设备，包括前述的等离子体源。

本实用新型的有益效果至少包括：

1、本实用新型所述的第一通孔部分的直径较小并且小于第二通孔部分的直径、第一通孔部分能限制工艺气体的流量，使得气流均匀分散进入到每个通孔并均匀地进入到每个第二通孔部分中，有利于每个通孔均匀放电，提高工艺气体的利用率，还能够提高等离子体源所产生等离子体的均匀性。

2、由于第二通孔部分的直径以及长度较大，工艺气体电离产生的带电粒子，尤其是电子在第二通孔部分中沿与等势线垂直的方向运动，从而使得工艺气体的原子、分子以及电子、所产生的等离子体之间会发生激烈碰撞，如此，提高了电离效率，增加了等离子体的反应速率。