TW200834671A - Plasma enhanced chemical vapor deposition device - Google Patents

Description

200834671 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電漿輔助化學氣相沉積裝置。 【先前技術】 薄膜沉積係泛指在一塊基板上成長一層同質或異質材 料薄膜之方法。依據薄膜沉積過程中是否包含化學反應之 機制，可以將薄膜沉積區分為：物理氣相沉積（physical vapor deposition，PVD)及化學氣相沉積（chemical vapor deposition, CVD)二類。隨著沉積技術及沉積參數之差異， 所沉積薄膜之結構可能係單晶、多晶或非結晶之結構。 物理氣相沉積法係一種不包含化學反應之薄膜沉積過 程。半導體製程中所使用之物理氣相沉積方法主要有蒸鍍 (evaporation)及藏鑛（sputtering)二種。此外，分子束蠢晶 (molecular beam epitaxy，MBE)係由蒸鑛所衍生之製程。對 於蒸鑛方法’蒸鐘材料最簡單之加熱方法係利用電阻加 熱。在蒸鍍過程中，基板溫度對蒸鍍薄膜之性質會有很重 要之影響，通常基板亦要適當加熱，使得蒸鍍原子具足夠 之能量，可以在基板表面移動，如此才能形成均勻之薄膜。 濺鍍製程係指利用電漿對一塊靶材進行離子轟擊，利用離 子轟擊之能量轉移，將把材表面之原子撞擊出來並沉積到 基板上。 化學氣相沉積係使氣體經由化學反應在基板表面成長 薄膜之方法。經常使用之化學氣相沉積方法有：大氣壓化 學氣相沉積(atmospheric pressure chemical vapor 200834671 deposition, APCVD)、低壓化學氣相沉積（low pressure chemical vapor deposition，LPCVD)及電漿輔助化學氣相沉 積（plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD) 〇 電漿輔助化學氣相沉積係使用電漿之能量，使得沉積 化學反應之溫度降低。在化學氣相沉積中由於電漿之作用 而會有光線之放射，因此，電漿輔助化學氣相沉積系統亦 稱為輝光放射系統。所謂電漿，是對氣體施加以燃燒、電 弧、高頻、微波、雷射、核融合等能量，使部份氣體分子 被解離成為自由電子、離子、分子（尚未被解離）或自由基 等粒子，這些粒子的混合組態即是所謂的電漿。 請參閱圖1，係一種先前技術之電漿輔助化學氣相沉 積裝置之結構示意圖。該電漿輔助化學氣相沉積裝置包括 一沉積室11、一第一電極板12、一第二電極板13及一射 頻電路14。該沉積室11包括一進氣口 111及一排氣口 112。該第一電極板12及該第二電極板13置於該沉積室 11内。射頻電路14連接於該第一電極板12及該第二電極 板13之間，其為該電漿輔助化學氣相沉積裝置提供足夠的 能量。 反應氣體從該進氣口 111導入該沉積室11内，當經由 該射頻電路14給該電漿輔助化學氣相沉積裝置提供能量 時，反應氣體被電子撞擊而解離形成電漿狀態並發生化學 反應，反應之生成物沉積於基板（圖未示）上，該基板放置 在該第二電極板13上。反應產生之廢氣從該排氣口 112 排出。 200834671 惟，由於受溫度、壓力及反應氣體之流速等因素之影 度並不均句而往往出現局部範圍之群集現 象。電水派度之不均勻性影響著薄膜沉積之均勻性。基 之尺寸越大，沉積之薄膜厚度越容易發生不均句 ^。 【發明内容】 豕 ，鑑於此，提供-種使薄膜沉積較均勾之電漿辅助化 予氣相沉積裝置實為必要。 -種電漿輔助化學氣相沉積裝置，其包括一射頻電 一!二電極板’其與該第-電極板相 u ’該弟-電極板包括至少二子電極板，該射頻電路 匕括-射頻功率源及至少二調變電阻，該射頻功率源之一 端與該第二電極板連接’該射頻功率源之另—端分㈣由 該調變電阻連接至該至少二子電極板 由於前述電漿輔助化學氣相沉積裳置之第一電極板包 括至少二子電極板’可經由該射頻電路分別調節電裝區域 之局部電場強度，進而改變各區域之電漿濃度，使整個區 域之電漿濃度更加均勻’從而使大面積薄膜沉積較均句。 【實施方式】 一請參閱圖2,係本發明電漿辅助化學氣相沉積裝置第 :實施方式之結構示意圖。該電衆辅助化學氣相沉積裝置 。括-沉積室24、一第一電極板21、—第二電極板22及 一射頻電路23，該二電極板21、22相對設置。該沉積室 =4包括-進氣口 241及排氣口 242。該第_電極板Μ及該 第二電純22置於該沉積室24内。該第—電極板21及該 200834671 第二電極板22之材料通常為鋁。該沉積室24之腔壁之材 料可為鋁或玻璃。 請一並參閱圖3，係該第一該電極板21之平面示意

圖。第一電極板21包括三子電極板211、212及213，該 —子電極板211、212及213處於同一水平面内且形狀為矩 ^即該一子電極板2η、212及213與該第二電極板22 之垂直距離相等。相鄰二子電極板之間之距離小於〇.5cm。 該射頻電路23位於該沉積室24外，其包括一射頻功 率源230及三調變電阻23 i、232及233。該射頻功率源23〇 之一端與該第二電極板22相連接，該射頻功率源230之另 一端分別經由該三調變電阻231、232及233連接至該三子 電極板211、212及213。該射頻電路23之頻率為13 56MHz。 應用該電漿輔助化學氣相沉積裝置進行化學氣相沉積 時，可先沉積一層薄膜，測量並分析該薄膜各區域之厚产 根據該厚度便可得知電㈣度之㈣狀況，從而調節該又調 變電阻231、232及233,經由改變局部電場之強度，改盖 電漿濃度之均句狀況’從而使薄膜沉積更加均句。當該^ 漿辅助化學氣相沉積裝置調整到沉積之薄膜具良好均 後’並可用於對實際之基板進行薄膜沉積。 請參閱圖4,係本發明電聚辅助化學氣相沉積袭置第 ，實施方式之第一電極板之平面示意圖。與第一實施 目比，其差別僅在於該第—電極板31包括9個 排列成3乘3矩陣形式，相庙砧夂工+λ 辛板 功垄、…4社 電極板與該射頻 力率源之間串接-調變電阻。每相鄰二子電極板之間之距 200834671 離小於0.5cm。 本發明之電漿辅助化學氣相沉積裝置並不限於 施方式所述，如該第一電極板之子電極板之個數還可： 一、、四、五……等。子電極板之形狀並不限於矩形，如還 可為三角形或菱形等。 由於前述電漿輔助化學氣相沉積裝置之第一電極板包 括至少二子電極板，經由調節調變電阻，可實現對各區域 電漿濃度之調整，從而使薄膜沉積較均勻。 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法 提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟習本 案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化， 皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係一種先前技術電漿輔助化學氣相沉積裝置之結構示 意圖。 圖2係本發明電漿輔助化學氣相沉積裝置第一實施方式之 結構不意圖。 圖3係圖2所示電漿輔助化學氣相沉積裝置之第一電極板 之平面示意圖。 圖4係本發明電漿輔助化學氣相沉積裝置第二實施方式之 第一電極板之平面示意圖。 200834671 【主要元件符號說明】 第一電極板 21 子電極板 211、212、213 第二電極板 22 調變電阻 231、232、233 射頻電路 23 進氣口 241 沉積室 24 排氣口 242 射頻功率源 230 11

Claims (1)

1. 200834671 十、申請專利範圍 1. 一種電漿辅助化學氣相沉積裝置，其包括： 一射頻電路； 一第一電極板；及 一第二電極板，其與該第一電極板相對設置； 其中，該第一電極板包括至少二子電極板，該射頻電路 包括一射頻功率源及至少二調變電阻，該射頻功率源之 一端與該第二電極板連接，該射頻功率源之另一端分別 經由該調變電阻連接至該至少二子電極板。 2·如申請專利範圍第i項所述之電漿辅助化學氣相沉積裝 置，其中，該電漿辅助化學氣相沉積裝置進一步包括一 ’儿積至，該第一電極板及該第二電極板置於該沉積室 3·如申請專利範圍第 置，其中，該沉積 4·如申請專利範圍第 置，其中，該沉積 5·如申請專利範圍第 置，其中，該射頻 6·如申請專利範圍第 置，其中，該二子 7·如申請專利範圍第 置，其中，該二子 8·如申請專利範圍第 2項所述之電漿辅助化學氣相沉積裝 室之腔壁之材料為銘。 2項所述之電漿辅助化學氣相沉積裝 室之腔壁之材料為玻璃。 、" 1項所述之電漿辅助化學氣相沉積裝 電路位於該沉積室外。 1項所述之電漿輔助化學氣相沉積裝 電極板之形狀為矩形。 " 1項所述之電漿輔助化學氣相沉積裝 電極板之形狀為三角形。 又 1項所述之電漿輔助化學氣相沉積裝 12 200834671 置’其中’該二子電極板位於同一平面内。 申，專利範圍第1項所述之電漿辅助化學氣相沉積裝 1〇如’：中’該二子電極板之間之距離小於o.5cm。 利範圍第1項所述之電漿輔助化學氣相沉積 、置，”中’該射頻電路之頻率為13 56MHz。 :置申請 1 專利範圍第1項所述之電衆辅助化學氣相沉積 12二由：-中’該第一電極板之子電極板之個數為9。 置其中，該9個子電極板排列為3乘3 .如申請專利範圍第i項所述之電聚輔助 相士并 裝置’其中，該第-電極板之材料為紹。積 14.=申請專利範圍第i項所述之電漿輔助化 裝置，其中，該第二電極板之材料為鋁。 /儿貝 13