高通量PECVD装置的制作方法

本实用新型涉及等离子体化学气相沉积技术领域，特别是涉及一种高通量PECVD装置。

背景技术：

目前的等离子体化学气相沉积技术(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)一般一次只能制备一种条件的样品，再加上每次样品安装以及真空获得所需要花费的时间，使得传统PECVD技术在多种组合条件的材料工艺的开发方面非常的耗时。

为了能够实现新材料的快速制备和工艺筛选，有必要开发一种新的PECVD制备装置和方法，该装置可以在不更换样品的条件下，在一个样品上实现多种工艺条件的沉积，每种工艺条件所沉积的薄膜互不干扰，这样可以通过一次试验完成多种组合条件的工艺开发和材料筛选。

美国Intermolecular公司通过气氛阻隔的方式所开发的多通道PECVD沉积装置(美国专利US2012/0301616A1，US2015/0010705A1)虽然可以在一个样品上实现多种条件的制备，但是它的通量较少，一次只能实现4种条件的沉积。对于PECVD技术而言，气体的扩散是制约PECVD技术通量的重要因素，这在更高通量的PECVD装置中是需要特别考虑的问题。

综上所述，传统PECVD装置一次试验只能实现一种工艺条件，对于新材料和新工艺的开发非常的耗时，已有的多通道PECVD装置因为气体扩散等的原因，所实现的实验通量并不是很高，同样不能满足多组合工艺条件的快速、高效筛选。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高通量PECVD装置，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型实施例公开了一种高通量PECVD装置，包括：

反应腔室；

设置于反应腔室内的沉积台，沉积台的沉积表面分立有多个独立的沉积微区，每个所述沉积微区的温度独立可调；

每个所述沉积微区分别对应有一等离子体激发单元，每个所述等离子体激发单元分别包括一反应气体导入通道。

优选的，在上述的高通量PECVD装置中，所述沉积微区通过气体屏蔽罩进行分立。

优选的，在上述的高通量PECVD装置中，所述气体屏蔽罩上下位移可调。

优选的，在上述的高通量PECVD装置中，所述沉积台在水平和竖直方向位移可调；所述沉积台温度可调。

优选的，在上述的高通量PECVD装置中，每个所述沉积微区的温度通过等离子体激发单元单独加热控制，或

通过等离子体激发单元和沉积台共同加热控制。

优选的，在上述的高通量PECVD装置中，所述等离子激发单元在沉积微区表面产生射流微波等离子体。

优选的，在上述的高通量PECVD装置中，所述等离子激发单元在沉积微区表面产生ICP等离子体。

优选的，在上述的高通量PECVD装置中，所述等离子激发单元在沉积微区表面产生CCP等离子体。

优选的，在上述的高通量PECVD装置中，所述沉积微区的尺寸在3～20mm。

实用新型与现有技术相比，本实用新型的优点至少包括：

(1)、通过一次实验可以实现几十个或上百个工艺条件的研究，大大加快试验效率，加快新材料和工艺的开发和筛选；

(2)、大大提高衬底材料的利用率，减少成本；

(3)、大大减少新材料和新工艺的开发时间和开发成本，加速新材料的开发进程和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型具体实施例中高通量PECVD装置的结构示意图；

图2所示为本实用新型具体实施例1中沉积微区的分布图；

图3所示为本实用新型具体实施例2中沉积微区的分布图。

具体实施方式

结合图1和图2所示，本实施例提供了一种高通量PECVD装置，包括：

反应腔室10；

设置于反应腔室10内的沉积台20，沉积台20的沉积表面30分立有多个独立的沉积微区31，每个所述沉积微区31的温度独立可调；

每个所述沉积微区31分别对应有一等离子体激发单元40a或40b，每个所述等离子体激发单元分别包括一反应气体导入通道。

该技术方案中，沉积台表面分立成多个沉积微区，每个微区可以独立控制不同的温度、以及不同的气体条件，因此可以在一次实验中，满足多组合工艺条件的快速、高效筛选。

该技术方案中，沉积台20的支撑面上通常设置一衬底作为沉积载体，沉积表面30即为衬底的表面，在通常实施方案中，沉积表面为衬底的上表面，在一实施例中，衬底为一钼板或硅衬底。

在一实施例中，沉积台20具有一X-Y-Z位移平台，通过X-Y-Z位移平台可以实现沉积区域在竖直、水平以及水平转动方向可调，以实现高效控制和制备。

结合图2所示，在一实施例中，衬底为圆形，其表面分布有多个圆形的沉积微区，沉积微区之间等间距阵列分布，其中，每个沉积微区不同的灰度代表了不同的沉积条件，该处的沉积条件包括了沉积温度、气体条件的组合。

本案中，沉积微区采用等离子体进行薄膜沉积，所采用的等离子体可以使是射流等离子体(如射流微波等离子体，参40b)和射流电感耦合等离子体(ICP等离子体))，也可以是具有微小电极的电容耦合等离子体(CCP等离子体，参40a)；

本案中，沉积微区的加热可以通过射流等离子体直接加热，也可以通过CCP电极加热，还可以通过样品台和等离子体/电极共同加热来实现，共同加热时微区的温度高于其他区域温度。

在一实施例中，可以通过沉积区域的温度来实现沉积区域的分立(如图中等离子体激发单元40a)，也可以通过气体屏蔽罩50来实现沉积区域的分立(如图中等离子体激发单元40b)。

本案中，沉积反应气氛由质量流量计通过编程来控制，实现与沉积微区对应。

在一实施例中，沉积微区尺寸可以在3～20mm范围，对应6英寸样品上可以实现的通量在30至>100个。

需要说明的是，本案图1所示为示例性说明，在同一PECVD中，等离子体激发单元可以全部是基于射流微波等离子体，也可以全部基于ICP等离子体，也可以是全部基于CCP等离子体，还可以基于上述的不同组合，本案并不限定。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

结合图1所示，等离子体激发单元40a使用CCP等离子体技术，电极尺寸为φ20mm，气体通过电极中的细孔导入(采用喷淋电极设计)，电极到样品表面的距离为3mm，采用电极加热的方式，以在硅衬底上沉积非晶硅研究其钝化效果为例，通过编程，设置电源功率、电极加热温度、SiH4/H2流量比、沉积压力等的组合工艺，在6英寸片上实现30个条件的工艺的研究，图2中所示的不同灰度代表不同的沉积工艺，沉积工艺和位置的对应关系通过编程来实现。

实施例2：

结合图1所示，等离子体激发单元40b使用射流微波等离子体技术，等离子体束流尺寸为φ5mm，等离子体气体和反应气体均由微波等离子体装置导入，同时设置可升降气体屏蔽罩50，具有导流功能，减少对沉积以外区域的影响，衬底温度由样品台加热和射流微波等离子体加热来共同决定，以石墨烯沉积工艺为例，通过编程，控制微波等离子体的电源功率、加热样品台温度、CH4/H2/Ar流量比、沉积压力等的组合工艺，在6英寸片上实现>100个条件的工艺的研究，图3中所示的不同颜色代表不同的沉积工艺，沉积工艺和位置的对应关系通过编程来实现。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。