[发明专利]一种等离子体增强化学气相沉积设备

说明书

本发明公开了一种等离子体增强化学气相沉积设备，涉及半导体薄膜制备技术领域，包括反应室、可控加热模块、马弗、晶舟和气体输送管道，可控加热模块用于控制反应室内部的反应温度，马弗设置于反应室内，马弗的内侧为均匀热区，晶舟设置于均匀热区内，晶舟包括若干连接电极的石墨舟片，舟片上放置有晶圆衬底；气体输送管道用于向反应室内注入反应气体，反应室还通过抽气管道连接真空泵；本发明中的等离子体增强化学气相沉积设备，具有热场均匀性和反应气体有效成分均匀性高的特征，产品一致性好。另外，产生等离子体的射频电极为三相，不会产生次生相位移动，无需支付额外的惩罚性电费。该设备生产效率高，成本低，产品性价比高。

技术领域

本发明涉及半导体薄膜制备技术领域，特别是涉及一种等离子体增强化学气相沉积设备。

背景技术

化学气相沉积(CVD)设备可用于在硅片衬底、碳化硅衬底等物质的表面上制备一层或多层i型，n型，p型多晶或单晶薄膜。等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术是通过对等离子放电，让工艺气体产生活性基团，来促进薄膜的生长。等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术可以显著降低制膜的反应温度，使某些需要在高温下进行的化学气相沉积(CVD)制膜反应可以在较低的温度下进行。化学气相沉积(CVD)设备通常在绝对气压10-300Pa，温度350-700℃的范围内进行，使用的反应气体通常包括SiH₄(用于i型多晶)，SiH₄/PH₃(用于n型多晶)，SH₄/BCl₃或者SiH₄/B₂H₆(用于p型多晶)，SiCl₄/NH₃，SiHCl₃/NH₃，SiHCl₂/NH₃，SiH₄/HCl，CH₄/HCl等等。化学气相沉积(CVD)反应室热场通常需要满足较高的温度均匀性。工艺气体在反应室内的衬底表面进行化学反应并逐渐被消耗，并产生副产物，并随着气流的方向流动和扩散，因此在衬底表面的有效等离子体的成分也会随之变化，造成产生的薄膜出现均匀性问题。为解决产品的均匀性和一致性问题，特别是在制备较厚的薄膜时，往往采取需要加大反应气体流量的方法，造成了大量工艺气体的被浪费。特别是，目前化学气相沉积(CVD)反应所需的工艺气体纯度在99.999％以上，价格极高，大量浪费的工艺气体的造成了最终产品的成本过高。另外，等离子体通常由两个射频电极产生。因此，在使用三相交流电供电时，会产生次生相位移动(parasitic phase shift)，对电网供电稳定产生影响。特别是在西方国家，用电单位时常需支付高额的惩罚性电费来弥补次生相位移动对电网的影响。因此，提高等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备的反应室内流场反应气体和温度均匀性，以提高反应气体的利用效率，并减少次生相位移动对电网的影响，降低生产成本，最终提高产品性价比具有非常重要的工业和商业意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体增强化学气相沉积设备，以解决上述现有技术存在的问题，具有反应室温度场温度均匀性高，工艺气体利用率高，并不会产生次生相位移动对供电网产生负面影响的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种等离子体增强化学气相沉积设备，包括反应室、可控加热模块、马弗、晶舟和气体输送管道，所述反应室的首尾端分别为反应室首端和反应室尾端，所述可控加热模块用于控制反应室内部的反应温度，所述马弗设置于所述反应室内，所述马弗的内侧为均匀热区，所述晶舟设置于所述均匀热区内，所述晶舟包括若干连接电极的石墨舟片，所述舟片上放置有晶圆衬底；所述气体输送管道用于向所述反应室内注入反应气体，所述反应室还通过抽气管道连接真空泵。

优选地，反应室为立式或卧式。