本實用新型低溫低壓類金剛石膜化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔, 旨在提升我國國產(chǎn)IGBT芯片的散熱和耐高壓性能上，屬于國家集成電路先進(jìn)裝備制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

類金剛石薄膜是近來興起的一種以sp3和 sp2鍵的形式結(jié)合生成的亞穩(wěn)態(tài)材料，兼具了金剛石和石墨的優(yōu)良特性，而具有高硬度，高熱導(dǎo)率，高電阻率，良好光學(xué)性能以及優(yōu)秀的摩擦學(xué)特性，所以由類金剛石而來的DLC膜同樣是一種亞穩(wěn)態(tài)長程無序的非晶材料，碳原子間的鍵合方式是共價鍵，主要包含sp2和sp3兩種雜化鍵，而在含氫的DLC膜中還存在一定數(shù)量的C-H鍵。

化學(xué)氣相沉積(CVD)是現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù)，包括大范圍的絕緣材料，大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。從理論上來說，化學(xué)氣相沉積表示的是：將氣態(tài)物質(zhì)以化學(xué)反應(yīng)生成某種固態(tài)物質(zhì)并沉積到某種基片上的一種化學(xué)過程。這種方法多用來制備含氫碳膜，其基本的原理是利用碳?xì)浠衔铮绫?、甲烷、乙炔等在輝光放電或其他條件下產(chǎn)生的等離子體中分解成為C、H離子，同時對基體施加負(fù)偏壓，在負(fù)偏壓作用下，這些含有碳?xì)涞碾x子團(tuán)沉積到基體上形成碳膜。當(dāng)這些含有碳?xì)涞碾x子團(tuán)沉積到基體上，而基體的溫度大于600^oC時，碳膜中的氫會脫離，因而形成較純的碳膜，現(xiàn)有的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備都不是為大規(guī)模生產(chǎn)類金剛石薄膜而設(shè)計的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由于晶圓多為2英寸,4英寸,和6英寸, 而MxP腔和整個刻蝕系統(tǒng)是為8英寸晶圓設(shè)計的,將應(yīng)用材料的8英寸的MxP刻蝕腔作為基本腔體，并在它的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，使之成為大規(guī)模生產(chǎn)類金剛石薄膜的專用設(shè)備。并在此基礎(chǔ)上研究類金剛石薄膜在不同條件下的成分，晶體結(jié)構(gòu)，和物理特性。由于所用的晶圓是6英寸或更小的晶圓，因此8英寸的MxP腔需要有下列的改進(jìn)：

1）晶圓托盤

2）晶圓托盤的溫度控制

3）工藝制程的參數(shù)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案是：低溫低壓類金剛石膜化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔，它由腔體內(nèi)的配氣盤、腔體、氣體流量控制器、靜電吸盤、8英寸晶圓和托盤組成。所述配氣盤放置于腔體內(nèi)上部，置業(yè)靜電吸盤上方，在生產(chǎn)過程中輸入反應(yīng)氣體；所述的氣體流量控制器，放置于腔體底部，用于控制反應(yīng)腔體內(nèi)氣壓；所述的靜電吸盤，放于配氣盤下放，用于吸附晶圓和控制晶圓在反應(yīng)過程中的溫度，通常用耐腐蝕的陶瓷材料做成，靜電吸盤上的小孔使得氦氣可以通過這些小孔到達(dá)晶圓的背面進(jìn)行熱交換，晶圓的周邊被靜電吸盤吸住，極大地減少了氦氣泄漏到反應(yīng)腔內(nèi)；所述的托盤，放置在靜電吸盤上，當(dāng)有小于8英寸的晶圓直接放置在8英寸的靜電吸盤上，會使得大量的氦氣泄漏到反應(yīng)腔，因此必須做一個托盤既能防止氦氣泄漏又能吸得住晶圓，托盤中間凹下去部分的直徑可以是2英寸,4英寸,或6英寸，取決于晶圓的大小，中間凹下去的部分有許多小孔，其孔徑不大于0.5毫米，這些孔可以讓氦氣能通過托盤進(jìn)入到晶圓的背面進(jìn)行有效的熱傳導(dǎo)。

附圖說明

圖1是反應(yīng)腔的簡易示意圖；

圖2是靜電吸盤的截面圖；

圖3是8英寸晶圓5放置在靜電吸盤上；

圖4是托盤7的示意圖。

1是腔體內(nèi)的配氣盤；2是腔體；3是氣體流量控制器；4是靜電吸盤，度；5是8英寸晶圓；6是靜電吸盤上的小孔；7是托盤。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明，本實用新型較佳實施例為：參見附圖1、附圖2、附圖3和附圖4。本實例所述的低溫低壓類金剛石膜化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔，它由腔體內(nèi)的配氣盤1、腔體2、氣體流量控制器3、靜電吸盤4、8英寸晶圓6和托盤7組成。所述配氣盤1放置于腔體2內(nèi)部上方，用于生產(chǎn)中輸入反應(yīng)氣體；所述靜電吸盤4放置于配氣盤1下方，用于吸附晶圓和控制晶圓在反應(yīng)過程中的溫度；所述托盤7和晶圓置于靜電吸盤4上。

圖2給出了靜電吸盤4的橫截面。在CVD生長類金剛石薄膜的工藝制程過程中,為了讓氦氣能通過托盤進(jìn)入到晶圓的背面進(jìn)行有效的熱傳導(dǎo),因此在托盤放置晶圓的地方必須打許多小孔6。如果小孔6的孔徑過大,會導(dǎo)致氦氣在射頻電磁場的作用下電離放電,對晶圓失去靜電吸力。因此,小孔6的孔徑不能大于0.5毫米。靜電吸盤4的材料可以選用高熱導(dǎo)和耐腐蝕的陶瓷材料,像氧化鋁等。

當(dāng)有小于8英寸的晶圓直接放置在8英寸的靜電吸盤4上，會使得大量的氦氣泄漏到反應(yīng)腔，因此必須做一個托盤7既能防止氦氣泄漏又能吸得住晶圓，托盤7中間凹下去部分的直徑可以是2英寸,4英寸,或6英寸，取決于晶圓的大小，中間凹下去的部分有許多小孔，其孔徑不大于0.5毫米，這些孔可以讓氦氣能通過托盤進(jìn)入到晶圓的背面進(jìn)行有效的熱傳導(dǎo)，托盤的材料為氧化鋁或碳化硅。

用MxP腔生長類金剛石薄膜的工藝制程所用的氣體是CH₄,H₂,和Ar，腔體的氣壓可維持在40到500 mTorr, 射頻功率為300到1500瓦, 13.56MHz的射頻功率為1000瓦。在鍍完一片晶圓之后，把晶圓拿出，把托盤7擺入腔內(nèi)，然后對腔體2內(nèi)部表面和托盤7用O₂等離子進(jìn)行清潔。因為內(nèi)表面和托盤7上沉積的類金剛石薄膜的成分是碳，在O₂等離子的作用下形成CO和CO₂氣體而被真空泵抽走，達(dá)到清潔內(nèi)表面和托盤7的目的。