一种基于APCVD技术的薄膜沉积装置的制作方法

一种基于apcvd技术的薄膜沉积装置
技术领域
1.本实用新型涉及常压化学沉积技术领域，特别是涉及一种基于apcvd技术的薄膜沉积装置。


背景技术：

2.apcvd即常压化学气相沉积，是指在大气压下进行的一种化学气相沉积的方法，这是化学气相沉积最初所采用的方法。通常实现该工艺的系统方式为：晶圆沉积面朝上放置，晶圆底面加热，晶圆上方扩散头喷射工艺所需气体，工艺气体周围喷射大量惰性气体形成气墙，防止空气进入反应区或防止剧毒工艺气体泄漏至外界环境中。这种工艺所需系统简单，反应速度快，但是均匀性较差，台阶覆盖能力一般，容易被掉落颗粒污染，加热不均匀及膜应力会引起晶圆翘曲，造成背部成膜，且会消耗大量惰性气体。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本实用新型提供一种基于apcvd技术的薄膜沉积装置，以提高沉积的薄膜的均匀性，减少颗粒污染及惰性气体消耗。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.本实用新型提供一种基于apcvd技术的薄膜沉积装置，包括加热体组件、进气箱、扩散头、真空系统和排气机构；晶圆的待薄膜沉积表面朝下放置；所述加热体组件设置于晶圆上方，所述扩散头设置于晶圆下方，所述排气机构设置于所述扩散头下方，并与所述扩散头的外壳相连通；所述进气箱的出气口与所述扩散头的进气口相连通；所述加热体组件与所述真空系统相连通。
6.可选的，所述加热体组件包括壳体、加热模块、基板和真空管路；所述壳体底部开口，所述加热模块设置于所述壳体内部，所述基板设置于所述壳体内且所述基板的底部位于所述壳体底部开口处，所述加热模块位于所述基板上方；所述基板下底面设置有真空吸口并与真空管路连通。
7.可选的，所述扩散头包括外壳和气体扩散头，所述外壳设置于所述气体扩散头周围，并开有排气口与排气机构相连。
8.可选的，所述排气机构包括压力传感器、压力控制阀和排气管路；所述压力控制阀与所述压力传感器电连接；所述排气管路与所述扩散头排气口相连；所述压力控制阀设置于所述排气管路上；所述压力传感器设置于压力控制阀与扩散头排气口之间的排气管路上；所述压力控制阀包括调节阀和pid控制器。
9.可选的，所述加热体组件与所述真空系统相连接，所述加热体组件通过真空吸附晶圆；所述加热体组件可带动晶圆摆动。
10.可选的，所述加热体组件与晶圆的接触部分采用si、sic或石英材料制作。
11.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
12.1、不需要大量惰性气体作为屏障，节省保护气体；
13.2、通过真空吸附晶圆，将晶圆因成膜温度和膜应力而引发的弯曲进行矫正；成膜后，膜厚均匀性的实际值在
±
2％以下；由于真空吸附晶圆，可以矫正弯曲，防止背面成膜；
14.3、晶圆成膜面朝下放置，成膜过程中，杂质颗粒会被气流带走，不会掉落在晶圆上；
15.4、沉积的面积较大，所有的沉积面一次性完成薄膜沉积，沉积面内薄膜均匀性较好；
16.5、加热体可左右摆动，可使得晶圆沉积面上薄膜的均匀性进一步改善。
附图说明
17.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。
18.图1是本实用新型实施例的结构示意图；
19.图2是本实用新型实施例加热体结构示意图；
20.图3是常规apcvd工艺过程示意图；
21.图4是本实用新型实施例工艺过程示意图。
22.附图标记说明：图中标号分别为：1、壳体；2、加热模块；3、基板；4、晶圆；5、扩散头；6、压力控制阀；7、颗粒；8、排气机构；9、进气箱；10、真空泵；11、压力传感器；12、真空管路；13、洁净空气；14、工艺气体。
具体实施方式
23.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清楚、完整地描述，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。
24.如图1、图2和图4所示，本实施例提供一种基于apcvd技术的薄膜沉积装置，所述薄膜沉积装置设置于略高于大气压的洁净空气环境，包括加热体组件、进气箱9、扩散头5和排气机构8；所述晶圆4的待薄膜沉积表面朝下放置；所述加热体组件设置于晶圆4上方，所述扩散头5设置于晶圆4下方，所述排气机构8设置于所述扩散头5下方；所述进气箱的出气口与所述扩散头5的进气口相连通。
25.所述加热体组件包括壳体1、加热模块2、基板3和真空管路12；所述壳体1底部开口，所述加热模块2设置于所述壳体1内部，所述基板3设置于所述壳体1内且所述基板3的底部位于所述壳体1底部开口处，所述加热模块2为于所述基板3上方，所述基板3下底面设置有真空吸口并与真空管路连通。所述加热体组件真空管路与所述真空系统相连接，所述加热体通过真空吸附晶圆4。基板3采用si、sic或石英材料制作。
26.所述扩散头5包括外部壳体和气体扩散头，所述壳体设置于所述气体扩散头周围，并与排气机构8相连。
27.所述真空系统至少包括真空泵10，真空泵与基板3中心小孔通过管路相连通，中间
设置阀门控制管路开闭，可以将基板3下端面与晶圆4之间空间抽成真空，当晶圆4与基板3相接触后，利用基板3下端面与晶圆4之间的真空环境将晶圆4吸附在基板3底部。
28.所述排气机构8包括压力传感器、压力控制阀6和排气管路；所述压力控制阀6与所述压力传感器电连接；所述排气管路与所述扩散头排气口相连；所述压力控制阀设置于所述排气管路上；所述压力传感器11设置于压力控制阀与扩散头排气口之间的排气管路上，用于检测沉积环境排气压力；所述压力控制阀6包括调节阀和pid控制器，用于控制排气通径改变排气速度以保持沉积环境排气压力。
29.所述进气箱提供的工艺气体包含sih4、b2h6、ph3、o2、n2、ar、teos、teb、tmop、o3等工艺所需气体；工艺气体的压力高于大气压的压力。
30.所述略高于大气压的洁净空气环境可由风机过滤机组提供，其包含超高效空气过滤器，空气经超高效空气过滤器过滤后成为洁净空气，因送风速度大于自然排风速度，洁净空气的压力会略高于环境大气压的压力。
31.扩散头5设置于反应区保护罩内部，由进气箱9为其供应所需的工艺气体，超高效空气过滤器过滤后的洁净空气从加热体组件的壳体1与反应区保护罩之间的间隙进入反应区保护罩内，排气管路一端与反应区保护罩底部相连通，薄膜沉积后的废气和洁净空气因压力略高于大气压，会自然的通过排气机构8输送至低于或等于大气压的尾气处理装置。
32.为进一步改善晶圆4沉积面上的薄膜的均匀性，可将加热体组件与一线性往复运动机构相连接，通过线性往复运动机构驱动加热体组件进行线性的往复运动，避免工艺气体集中在晶圆4的一处，以提高薄膜的均匀性。线性往复运动机构为现有技术，如丝杆和丝杆螺母或线性电机，具体结构不再赘述。
33.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
34.本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。