本發(fā)明涉及原子層沉積技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可變電場調(diào)制的遠(yuǎn)程等離子體原子層沉積系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

原子層沉積生長技術(shù)(ALD)是一種單原子逐層生長的方法，與化學(xué)沉積相比具有先天的優(yōu)勢，它充分利用表面飽和反應(yīng)，在原子層沉積過程中，新一層原子的化學(xué)反應(yīng)與前一層直接關(guān)聯(lián)，使每次反應(yīng)只沉積一層原子，具有原子級別的高精度的可控性。ALD技術(shù)還具有高保形性的特點(diǎn)，逐漸成為微電子信息科學(xué)領(lǐng)域不可或缺的一種薄膜沉積技術(shù)。附加了遠(yuǎn)程等離子體源控制的ALD(PEALD)系統(tǒng)，增加了反應(yīng)源的活性，擴(kuò)展了反應(yīng)源和沉積薄膜的種類。反應(yīng)室中一直流過的清潔氣體清除過剩的自由基和反應(yīng)副產(chǎn)物，在無需極限真空的條件下，依然能避免雜質(zhì)干擾。

ALD技術(shù)發(fā)生的表面反應(yīng)是自限制的，每次循環(huán)生長的薄膜都只是一個單原子層。然而實(shí)驗(yàn)過程中卻發(fā)現(xiàn)通常ALD每層只能沉積單個原子層的15-60％左右。沉積速率遠(yuǎn)小于ALD單原子層膜的形式一層一層生長的理論預(yù)期，沉積所得薄膜的晶體取向存在隨機(jī)不可控性，薄膜質(zhì)量往往是存在較多缺陷的多晶薄膜，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足集成電路發(fā)展對材料精度的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請實(shí)施例通過提供一種可變電場調(diào)制的遠(yuǎn)程等離子體原子層沉積系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中薄膜沉積速率遠(yuǎn)小于理論預(yù)期，原子層沉積所得薄膜的晶體取向存在隨機(jī)不可控性，所得薄膜多為存在較多缺陷的多晶薄膜的問題。

本申請實(shí)施例提供一種可變電場調(diào)制的遠(yuǎn)程等離子體原子層沉積系統(tǒng)，包括：腔體；石英管，所述石英管位于所述腔體的正上方，所述石英管外繞有銅線圈；絕緣陶瓷組件，所述絕緣陶瓷組件位于所述石英管和所述腔體的連接處；上電極盤，所述上電極盤位于所述腔體內(nèi)；下電極盤，所述下電極盤位于所述腔體內(nèi)，所述下電極盤和所述上電極盤之間形成電場；絕緣墊，所述絕緣墊位于所述腔體內(nèi)，所述絕緣墊位于所述腔體和所述上電極盤之間；加熱盤，所述加熱盤位于所述腔體內(nèi)；絕緣導(dǎo)熱層，所述絕緣導(dǎo)熱層位于所述腔體內(nèi)，所述絕緣導(dǎo)熱層位于所述下電極盤和所述加熱盤之間；電源，所述電源的接地端與所述腔體連接并接地；繼電器，所述繼電器的輸入端與所述電源的正負(fù)極連接，所述繼電器的輸出端分別與所述上電極盤、所述下電極盤連接。

優(yōu)選的，所述上電極盤帶有均勻分布的進(jìn)氣孔。

優(yōu)選的，所述繼電器為真空陶瓷繼電器。

優(yōu)選的，所述繼電器的耐壓范圍為0～2000V。

優(yōu)選的，所述繼電器通過軟件控制實(shí)現(xiàn)電場大小和極性的設(shè)置。

優(yōu)選的，所述電源的電壓范圍為0～2000V。

優(yōu)選的，所述絕緣陶瓷組件為可拆卸絕緣陶瓷環(huán)。

優(yōu)選的，所述絕緣墊為陶瓷隔離墊。

優(yōu)選的，所述絕緣導(dǎo)熱層為陶瓷盤。

本申請實(shí)施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

1、在本申請實(shí)施例中，通過在反應(yīng)腔內(nèi)引入大小和極性可任意設(shè)置的可變均勻電場，在前驅(qū)體進(jìn)氣的過程中，利用電場對極性前驅(qū)體的偶極作用和對等離子體反應(yīng)源的電場作用，來改變極性前驅(qū)體的取向分布和等離子體的運(yùn)動方向和速度，增加襯底表面的吸附和化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)，提高襯底表面的化學(xué)反應(yīng)活性和薄膜覆蓋率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)原子層沉積原子精度分辨率的層狀生長，調(diào)控薄膜的結(jié)晶和摻雜特性。

2、在本申請實(shí)施例中，上電極盤帶有均勻分布的進(jìn)氣孔，使得進(jìn)入腔室的前驅(qū)體均勻分布。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一個實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可變電場調(diào)制的遠(yuǎn)程等離子體原子層沉積系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的上電極盤結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本申請實(shí)施例通過提供一種可變電場調(diào)制的遠(yuǎn)程等離子體原子層沉積系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中薄膜沉積速率遠(yuǎn)小于理論預(yù)期，原子層沉積所得薄膜的晶體取向存在隨機(jī)不可控性，所得薄膜多為存在較多缺陷的多晶薄膜的問題。

本申請實(shí)施例的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，總體思路如下：

一種可變電場調(diào)制的遠(yuǎn)程等離子體原子層沉積系統(tǒng)，在反應(yīng)腔內(nèi)引入大小和極性可任意設(shè)置的可變均勻電場，在前驅(qū)體進(jìn)氣的過程中，利用電場對極性前驅(qū)體的偶極作用和對等離子體反應(yīng)源的電場作用，來改變極性前驅(qū)體的取向分布和等離子體的運(yùn)動方向和速度，增加襯底表面的吸附和化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)，提高襯底表面的化學(xué)反應(yīng)活性和薄膜覆蓋率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)原子層沉積原子精度分辨率的層狀生長，調(diào)控薄膜的結(jié)晶和摻雜特性。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本實(shí)施例提供了一種可變電場調(diào)制的遠(yuǎn)程等離子體原子層沉積系統(tǒng)，如圖1所示，包括：石英管1；絕緣陶瓷組件2；絕緣墊3；上電極盤4；腔體5；下電極盤6；絕緣導(dǎo)熱層7；加熱盤8；繼電器9；電源10。

所述石英管1位于所述腔體5的正上方，所述石英管1外繞有銅線圈，用于電感耦合產(chǎn)生遠(yuǎn)程等離子體。

所述絕緣陶瓷組件2位于所述石英管1和所述腔體5的連接處，用于將所述石英管1產(chǎn)生的等離子體與所述腔體5進(jìn)行絕緣；所述絕緣陶瓷組件2為可拆卸絕緣陶瓷環(huán)。

所述上電極盤4、所述下電極盤6位于所述腔體5內(nèi)，所述下電極盤6和所述上電極盤4之間形成電場，對極性前驅(qū)體、等離子體前驅(qū)體進(jìn)行調(diào)控。

其中，所述上電極盤4帶有均勻分布的進(jìn)氣孔，用于對進(jìn)入腔室的前驅(qū)體進(jìn)行均勻分布。襯底樣品放在所述下電極盤4的表面。

所述絕緣墊3位于所述腔體5內(nèi)，所述絕緣墊3位于所述腔體5和所述上電極盤4之間，使得所述上電極盤4與所述腔體5之間絕緣；所述絕緣墊3為陶瓷隔離墊。

所述加熱盤8位于所述腔體5內(nèi)。

所述絕緣導(dǎo)熱層7位于所述腔體5內(nèi)，所述絕緣導(dǎo)熱層7位于所述下電極盤6和所述加熱盤8之間；所述絕緣導(dǎo)熱層7為陶瓷盤。

所述下電極盤6上擺放待沉積的襯底樣品。

所述下電極盤6與所述加熱盤8之間通過絕緣導(dǎo)熱的陶瓷盤進(jìn)行隔離。所述絕緣導(dǎo)熱層7一方面導(dǎo)熱，給襯底加溫；另一方面使得襯底與所述加熱盤8絕緣。

所述腔體5接地。

所述電源10的接地端與所述腔體5連接并接地；所述電源10用于施加電場，用于實(shí)現(xiàn)上下電極極性的任意切換，所述電源10的電壓范圍為0～2000V。

所述電源10具備低壓控制端口，所述電源10的接地端與其自身的正負(fù)極不相連。

所述繼電器9的輸入端與所述電源10的正負(fù)極連接，所述繼電器9的輸出端分別與所述上電極盤4、所述下電極盤6連接。

所述繼電器9為可耐高壓0～2000V的真空陶瓷繼電器，用于對電壓的正負(fù)和極性進(jìn)行控制與切換，可以給所述下電極盤6施加-2000V～+2000V的電壓。所述繼電器9通過軟件控制實(shí)現(xiàn)電場大小和極性的任意設(shè)置。由此，在前驅(qū)體進(jìn)氣的過程中，利用電場對極性前驅(qū)體的偶極作用和對等離子體反應(yīng)源的電場作用，改變極性前驅(qū)體的取向分布和等離子體的運(yùn)動方向和速度，增加襯底表面的吸附和化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)，提高襯底表面的化學(xué)反應(yīng)活性和薄膜覆蓋率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)原子層沉積原子精度分辨率的層狀生長，調(diào)控薄膜的結(jié)晶和摻雜特性。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可變電場調(diào)制的遠(yuǎn)程等離子體原子層沉積系統(tǒng)至少包括如下技術(shù)效果：

1、在本申請實(shí)施例中，通過在反應(yīng)腔內(nèi)引入大小和極性可任意設(shè)置的可變均勻電場，在前驅(qū)體進(jìn)氣的過程中，利用電場對極性前驅(qū)體的偶極作用和對等離子體反應(yīng)源的電場作用，來改變極性前驅(qū)體的取向分布和等離子體的運(yùn)動方向和速度，增加襯底表面的吸附和化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)，提高襯底表面的化學(xué)反應(yīng)活性和薄膜覆蓋率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)原子層沉積原子精度分辨率的層狀生長，調(diào)控薄膜的結(jié)晶和摻雜特性。

2、在本申請實(shí)施例中，上電極盤帶有均勻分布的進(jìn)氣孔，使得進(jìn)入腔室的前驅(qū)體均勻分布。

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。