[发明专利]从成角度的气体流辅助的等离子体的轴对称材料沉积

说明书

一种膜沉积系统，其包括：腔室；设置在所述腔室中的平台，所述平台被配置为支撑基板；一个或多个气体入口结构，所述一个或多个气体入口结构被配置为将一种或多种气体供应到所述腔室的内部；以及一个或多个微波引入窗口，所述一个或多个微波引入窗口将微波辐射引入至所述腔室以激发一种或多种源气体以在所述平台附近产生等离子体。所述气体入口结构包括一个或多个成角度的气体入口，所述一个或多个成角度的气体入口以相对于所述平台的对称轴线成一角度将等离子体成形气体流引入至所述腔室。所述等离子体成形气体流与所述等离子体相互作用，以便有利于利用所述等离子体使材料轴对称沉积在所述基板的表面上。

技术领域

本公开的实施例涉及薄膜沉积，并且更具体地涉及化学气相沉积系统中等离子体形成的改进。

背景技术

结晶金刚石膜由于其优异的材料特性(例如高导热性、宽能带隙和负电子亲和力)而被认为是广泛工业应用的重要材料。实际上，金刚石膜已被用作半导体封装的散热器，红外、微波和X射线传感器的光学透射窗口，以及切削工具坯料。多年来，已经研究和开发了许多金刚石合成方法。微波等离子体辅助的化学气相沉积(MPCVD)和直流(DC)等离子体辅助的CVD工艺是众所周知的金刚石合成方法。

常规的MPCVD反应器包括带有气体入口和排气系统的真空腔室，以及向腔室供应微波辐射的微波发生器。微波辐射提供能量以从通过气体入口供应到腔室的源气体产生等离子体。如本领域技术人员通常理解的，术语“等离子体”通常是指其中很大比例的原子或分子被电离的气体。用于沉积和相关材料的等离子体中的部分电离可以从约10^-4至高达5-10％的范围。随后，源气体中的化学前驱体通过复杂的气相化学反应和流体动力学在等离子体中反应，以提供反应物物质的通量，这些反应物物质发生反应以在腔室中的基板表面上生长期望的材料。在一些过程中，反应物物质在等离子体中或在腔室的体积中彼此反应以形成期望的材料，该期望的材料沉积在基板上。在其他过程中，反应物物质在基板表面处反应以形成期望的材料。MPCVD方法可以在高气压和高功率密度下实现高生长率。在高压和高功率密度下用等离子体进行沉积有时会导致材料沉积不均匀，且这会不利地影响沉积材料的质量。

在此背景下，产生本公开的实施例。

附图说明

通过阅读以下详细描述并且参考附图，本发明的目的和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是根据本公开的一个方面的在喷头型构造中具有成角度的气体入口孔的沉积系统的示意图。

图2是根据本公开的一个方面的具有第一和第二气体入口结构的沉积系统的示意图，所述第一和第二气体入口结构被配置为旋转等离子体。

图3是根据本公开的一个方面的具有第一和第二气体入口结构的沉积系统的示意图，所述第一和第二气体入口结构被配置为将等离子体限制在基板上方。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考附图，这些附图构成本说明书的一部分，并且在附图中通过图示的方式示出可以实践本发明的特定实施例。附图示出根据实施例的示例的图示，这些实施例在本文中也被称为“示例”。附图足够详细地进行描述，以使本领域技术人员能够实践本主题。在不脱离要求保护的范围的情况下，可以组合实施例，可以利用其他实施例，或者可以进行结构、逻辑和电气改变。在这方面，参考描述的附图的取向，使用诸如“上”、“下”、“右”、“左”、“侧面”等方向性术语。因为本发明的实施例的部件可以以许多不同的取向进行定位，所以方向性术语是用于说明的目的，绝不是限制性的。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑上的改变。

在本文件中，术语“一”和“一个/一种”被使用(如在专利文件中常见的那样)以包括一个或多个。在本文件中，术语“或”用于表示非排他性的“或”，以便“A或B”包括“A但不包括B”、“B但不包括A”以及“A和B”，除非另有说明。因此，以下详细描述不应当被视为限制性的，并且本发明的范围由所附权利要求书限定。