等离子体启辉室、射频等离子体装置及分子束外延设备的制作方法

本申请涉及半导体外延，特别是涉及一种等离子体启辉室、射频等离子体装置及分子束外延设备。

背景技术：

1、半导体材料和器件科技蓬勃发展，出现了许多结构复杂的化合物半导体器件，对半导体器件的制备工艺要求日益增长，例如对半导体的外延生长技术提出了更高的要求。目前，外延生长技术包括：金属有机物化学气相沉积(metal organic chemical vapourdeposition，mocvd)、氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy,hvpe)、分子束外延(molecular beam epitaxy，mbe)等。其中，分子束外延由于具有原子尺度上的厚度控制能力、洁净度高以及陡峭的异质界面等优点，已经成为外延生长高质量化合物薄膜的主要手段之一。

2、目前分子束外延制备氮化物薄膜主要分为氨气分子束外延(ammonia-mbe)以及射频等离子体辅助分子束外延(plasma assisted-mbe)。其中，射频等离子体辅助分子束外延通过射频等离子体离化气体束流，使氮气分子尽可能多的转化为活性更高的氮原子而更容易与衬底和其他原子反应键合，提升氮化物的外延制备效率。等离子体由全部或部分电离的导电气体组成，其中包含电子、原子或原子团形成的正、负带电粒子，激发态原子或分子，基态原子或分子及自由基等六大类粒子。这些粒子的正、负电荷的数量及密度分布大致平衡，整体对外保持宏观电中性，故称等离子体。目前国内外光学镀膜普遍采用等离子体辅助镀膜技术，该项技术不仅具有节能、无污染等特点，而且在制备高质量的外延薄膜上更具优势。

3、但是，目前的等离子体辅助分子束外延制备氮化物薄膜生长速率较低，成本较高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题，而提供一种等离子体启辉室、射频等离子体装置及分子束外延设备。

2、为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本申请实施例提供一种等离子体启辉室，应用于分子束外延设备，包括放电腔，所述放电腔包括：

4、第一端，与进气管连接，开设有传输待离化气体的第一通孔；

5、第二端，与所述第一端相对设置，包括形成束流的喷口；所述喷口包括至少一个供原子喷射的喷射通道，所述喷射通道包括入口和出口；各个所述喷射通道的入口间隔设置，各个所述喷射通道的出口间隔设置或汇聚为一个；所述出口和入口之间的距离大于1毫米。

6、可选地，所述喷口包括：

7、喷口端壁，将所述第二端的端面封闭；

8、第二通孔，贯穿所述喷口端壁，所述第二通孔相对接近所述进气管的一端为所述入口，另一端为所述出口；所述喷口端壁的厚度大于1毫米。

9、可选地，所述喷口包括：

10、喷口端壁，将所述第二端的端面封闭；

11、通道腔体，凸出于所述喷口端壁，一端连通所述放电腔，另一端开设有第三通孔；所述通道腔体与所述放电腔连接处构成所述喷射通道的入口，所述第三通孔为所述喷射通道的出口；所述通道腔体的轴向长度大于1毫米。

12、可选地，所述喷口包括：

13、通道隔板，位于所述放电腔内，且周向抵接所述放电腔的内壁，将放电腔在轴向分隔；所述通道隔板开设有至少一个第四通孔，所述第二端的端部敞开，所述通道隔板与所述第二端的端部的距离大于1毫米；所述第四通孔为入口，所述第二端的端部为出口。

14、可选地，所述喷射通道的横截面形状为圆形。

15、可选地，所述出口的横截面形状大于或等于所述入口的横截面形状。

16、可选地，所述喷射通道的内壁为锥面。

17、可选地，所述第四通孔为圆锥孔，且远离所述进气管的一端的孔径大于另一端的孔径。

18、第二方面，本申请实施例提供一种射频等离子体装置，应用于分子束外延设备，包括：

19、上面所述的任意一种等离子体启辉室。

20、第三方面，本申请实施例提供一种分子束外延设备，包括：

21、上面所述的射频等离子体装置。

22、上述等离子体启辉室、射频等离子体装置及分子束外延设备，包括放电腔，所述放电腔包括：第一端，与进气管连接，开设有传输待离化气体的第一通孔；第二端，与所述第一端相对设置，包括形成束流的喷口；所述喷口包括至少一个供原子喷射的喷射通道，所述喷射通道包括入口和出口；各个所述喷射通道的入口间隔设置，各个所述喷射通道的出口间隔设置或汇聚为一个；所述出口和入口之间的距离大于1毫米。可见，本申请实施例的等离子体启辉室、射频等离子体装置及分子束外延设备，增加喷射通道的长度，能提高等离子体束流传输至工件表面过程中的准直性。

23、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种等离子体启辉室，应用于分子束外延设备，其特征在于，包括放电腔，所述放电腔包括：

2.根据权利要求1所述的等离子体启辉室，其特征在于，所述喷口包括：

3.根据权利要求1所述的等离子体启辉室，其特征在于，所述喷口包括：

4.根据权利要求1所述的等离子体启辉室，其特征在于，所述喷口包括：

5.根据权利要求1-3任一项所述的等离子体启辉室，其特征在于，所述喷射通道的横截面形状为圆形。

6.根据权利要求1-3任一项所述的等离子体启辉室，其特征在于，所述出口的横截面形状大于或等于所述入口的横截面形状。

7.根据权利要求6所述的等离子体启辉室，其特征在于，所述喷射通道的内壁为锥面。

8.根据权利要求4所述的等离子体启辉室，其特征在于，所述第四通孔为圆锥孔，且远离所述进气管的一端的孔径大于另一端的孔径。

9.一种射频等离子体装置，应用于分子束外延设备，其特征在于，包括：

10.一种分子束外延设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请涉及一种等离子体启辉室、射频等离子体装置及分子束外延设备，属于半导体外延技术领域。包括放电腔，放电腔包括：第一端，与进气管连接，开设有传输待离化气体的第一通孔；第二端，与第一端相对设置，包括形成束流的喷口；喷口包括至少一个供原子喷射的喷射通道，喷射通道包括入口和出口；各个喷射通道的入口间隔设置，各个喷射通道的出口间隔设置或汇聚为一个；出口和入口之间的距离大于1毫米。本申请的技术方案，能提高等离子体束流传输至工件表面过程中的准直性。

技术研发人员：彭长四,周均铭,张培宣,倪健
受保护的技术使用者：埃特曼半导体技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22