[发明专利]一种一体化电极及在等离子体增强化学气相沉积设备中的应用

说明书

本发明涉及真空镀膜领域，公开了一种应用于等离子体增强化学气相沉积设备(PECVD)中的一体化电极，主要是由电极气盒与电极基座两部分组成。一体化电极气盒可以在实现气场均匀性的同时防止电极板间产生寄生辉光，基座主要起固定电极和屏蔽绝缘的作用。本发明在保证薄膜沉积质量和均匀性的同时，解决了传统电极容易在极板间产生寄生辉光的问题。本电极制备方法简单、易控，可实现大量、低成本制备。

技术领域

本发明涉及真空镀膜领域，具体的说是一种用于等离子体增强化学气相沉积设备的一体化电极。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是半导体领域应用极其广泛的一种技术，其借助射频等，使含有组成薄膜的原子气体，在局部形成等离子体。由于等离子体的活性很强，易发生化学反应，从而在基片上沉积出所期望的薄膜。

传统的射频PECVD由双电极板构成，气体由周边进入。但是在高压情况下，气体分子的自由程短，造成气场分布不均，进而导致薄膜均匀性差。为了改进气场的均匀行，喷淋头的方式得以应用，但是喷淋头的问题在于电极板与基座之间极容易产生寄生辉光。

基于上述的问题，为了避免电极间距、腔室结构导致气体注入和流动的不均匀、等离子体电位功率分部不均匀以及寄生辉光等问题。故发明了一种用于等离子体增强化学气相沉积设备的一体化电极，用来提高薄膜沉积质量和均匀性。

发明内容

本发明旨在解决PECVD设备中气体均匀行和电极间寄生辉光的问题。本发明的目的是提供一种一体化电极，应用于PECVD设备中，在确保气场均匀性的同时，抑制电极板之间的寄生辉光，提高薄膜的沉积质量和均匀性，有利于高压强高功率条件下制备高质量的薄膜。本发明是通过以下技术方案实现的：

所述的一体化电极是由电极气盒和电极基座两部分组成。

所述的一体化电极气盒是由一体化电极顶板、中板、基座板、金属电极接头、绝缘墙、陶瓷进气口组成。

所述的顶板、中板、基座板通过沉头螺丝进行固定。确保结构稳定牢固。金属电极接头连接顶、中、基座电极板。与顶板通过沉头螺丝固定，与中板和基座通过金属螺帽固定。

所述的电极气盒由顶、中、基座电极板和四周的绝缘墙共同构成，分为上混气室和下混气室。四周的绝缘墙利于提高电场的均匀性和稳定性，并避免与屏蔽罩形成电极。下混气室与进气口相连，此进气口材质为绝缘材料，通过拧紧的方式固定在基座电极上，有效防止进气口处的寄生辉光。下混气室和上混气室通过中间电极板的气孔连接，该气孔足够小，确保气体在下混气室混合均匀。气体进入上混气室最终由上电极板的出气孔喷出进入沉积区域。

所述的基座结构是由金属基座、屏蔽罩、屏蔽罩绝缘材料、基座电极绝缘材料、进气口绝缘管和进气口金属管、金属电缆管、沉头螺丝组成。

所述的金属基座开有四个螺丝口，用于固定于腔室内部的支架上。金属基座接地要好。

所述的屏蔽罩用沉头螺丝固定在金属基座上，防止电场外泄，确保电极上电势分布的均匀性。

所述的屏蔽罩绝缘材料、基座电极绝缘材料、进气口绝缘管可以是陶瓷、聚四氟乙烯(但不局限于陶瓷和聚四氟乙烯)。

所述的屏蔽罩绝缘材料要高于屏蔽罩和电极，形成断层。

所述的金属管要和基座完美链接，防止产生新的电势。所述的进气口绝缘管采用旋紧的方式与金属基座相连。

所述的金属金属电缆管是金属电极接头和金属电缆的保护外壳和屏蔽罩，防止电场的外泄。中间采用绝缘材料分隔。

本发明的优点与积极效果如下：

本发明提供了一种一体化电极，该电极有效的解决了镀膜过程中气体流通不均匀的和寄生辉光产生的问题，从而保障了薄膜沉积质量和薄膜均匀性。