上电极结构及等离子体增强化学气相沉积装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及一种上电极结构及等离子体增强化学气相沉积装置。
【背景技术】
[0002]现有镀膜工艺中，微电子等离子真空工艺设备广泛应用于半导体工业、太阳能电池制作工艺中，用于沉积各种薄膜。微电子等离子真空工艺设备主要包括微电子领域的CVD设备、ETCH设备以及其他相关设备，如TFT液晶显示用CVD设备、ETCH设备，或太阳能非晶微晶用PECVD设备。
[0003]在微电子等离子真空工艺设备中，上电极连接于射频电源，工艺气体通入上电极，反应气体在射频电源作用下，电离产生等离子体，等离子体在腔室中进行反应，在衬底基片上沉积特定的膜层。并且，反应需要在特定的温度下进行，因此一般需要把衬底基片加热到适当的温度。但是，随着基片衬底越来越大，射频电源的频率越来越高，工艺中会产生驻波效应，驻波效应使得在基片衬底上的沉积的膜层或者刻蚀的深度在整个衬底上不均匀，影响整个工艺效果。
[0004]现有技术中公开了一种提高等离子均匀性以及气流均匀性的方法(中国专利CN200710166935.7)，其中公开了一种等离子体制程室中用以分配气体的气体扩散板。该气体分配板包括一个具有一上游侧与一下游侧的扩散板，以及多个通过该扩散板上游侧与下游侧间的气体通道。该气体通道包括中空阴极腔，且该中空阴极腔位于气体通道的下游侧，用以增强等离子体的游离。该气体扩散板中的该中空阴极腔为多个，且该中空阴极腔的深度、直径、表面积及密度从扩散板的中央往边缘逐步地增加，从而改善沉积在基板上的膜层的厚度与性质的均一性。
[0005]现有技术中还公开了一种提高等离子均匀性以及气流均匀性的方法(中国专利CN200580022984.2)，其中公开了一种等离子体制程室中用以分配气体的气体扩散板。该扩散板被分割成N个同心区块。同心区块被定义成介于内与外界限之间的区域，其中该内与外界限具有与扩散板整体形状相同的几何形状。在同一区块内，扩散板的孔洞是相同的。区块可以是方形、矩形或圆形。其中，孔洞密度变化和孔洞设计变化能够改变膜层沉积厚度与性质均匀性。
[0006]但是，在现有提高等离子均匀性以及气流均匀性的方法中，均存在设备加工上比较困难的问题，而且一旦设备加工完毕，便无法通过调节设备来改善工艺结果中膜层厚度与膜层性质的均匀性。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的在于提供一种上电极结构及等离子体增强化学气相沉积装置，以优化等离子的均匀性以及气流的均匀性，从而有效地提高工艺均匀性。
[0008]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种上电极结构，该上电极结构包括中心电极板和围绕中心电极板并与中心电极板连接的外围电极板，外围电极板的底面低于中心电极板的底面，且上电极结构中具有贯穿上电极结构的通气孔道。
[0009]进一步地，中心电极板的上表面与外围电极板的上表面齐平。
[0010]进一步地，中心电极板与外围电极板的厚度相同。
[0011 ] 进一步地，外围电极板包括η个依次连接设置的环形电极板，第η个环形电极板环绕第η-1个环形电极设置，第η个环形电极板的底面低于第η-1个环形电极，且n ^ 2。
[0012]进一步地，中心电极板和/或环形电极板由多块电极板组成，各电极板中具有通气孔道。
[0013]进一步地，中心电极板中各电极板具有相同的形状和尺寸；和/或环形电极板中各电极板具有相同的形状和尺寸。
[0014]进一步地，外围电极板和中心电极板中包括依次层叠设置的通气基板、匀流板和喷淋板，通气基板具有第一通气孔道，匀流板具有第二通气孔道，喷淋板具有第三通气孔道，外围电极板中的喷淋板的底面构成外围电极板的底面，中心电极板中的喷淋板的底面构成中心电极板的底面。
[0015]进一步地，匀流板具有多个第二通气孔道，喷淋板具有多个第三通气孔道，且第三通气孔道横截面的面积小于第二通气孔道横截面的面积，第三通气孔道的数量大于第二通气孔道的数量。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种等离子体增强化学气相沉积装置，包括腔室、设置于腔室上方的上电极结构和与上电极结构连接设置的射频电源，腔室的顶部设置有进气口，且上电极结构为权利要求1至7中任一项的上电极结构。
[0017]进一步地，当上电极结构中的中心电极板和/或外围电极板由多块电极板组成时，射频电源为多个，各射频电源连接有数量相同的电极板，且与同一射频电源连接的各电极板具有持平的表面和底面。
[0018]进一步地，射频电源与电极板--对应连接。
[0019]进一步地，等离子体增强化学气相沉积装置还包括设置于上电极结构和进气口之间的气体管路，气体管路包括有依次连接的主管段、第一分管段和第二分管段，且主管段的进气端连接进气口，第二分管段的出气端连接上电极结构中的通气孔道。
[0020]进一步地，当上电极结构中的中心电极板和/或外围电极板由多块电极板组成、各电极板中具有通气孔道时，主管段的出气端与多个第一分管段的进气端连接，各第一分管段的出气端与多个第二分管段的进气端连接，各第二分管段的出气端与电极板中的通气孔道连接。
[0021 ] 进一步地，各第一分管段具有相同的长度，各第二分管段具有相同的长度。
[0022]应用本发明的技术方案，本发明提供了一种上电极结构，上电极结构包括中心电极板和围绕中心电极板并与中心电极板连接的外围电极板，由于外围电极板的底面低于中心电极板的底面，且上电极结构中具有贯穿上电极结构的通气孔道，从而能够使上电极结构的底面形成有拱形结构，进而提高了流经上电极结构的工艺气体的气流均匀性，使得利用工艺气体沉积形成的薄膜具有更好的均匀性；并且，由于上电极结构包括有连接设置的中心电极板和外围电极板，从而能够通过调节中心电极板和外围电极板的位置关系进一步地对工艺气体的气流均匀性进行优化。
【附图说明】
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0024]图1示出了本申请实施方式所提供的中心电极板的上表面与外围电极板的上表面齐平的上电极结构的剖面结构示意图；
[0025]图2示出了本申请实施方式所提供的中心电极板与外围电极板的厚度相同的上电极结构的剖面结构示意图；
[0026]图3示出了本申请实施方式所提供的由电极板组成的中心电极板和环形电极板为方形的上电极结构的俯视图；
[0027]图4示出了本申请实施方式所提供的由电极板组成的中心电极板和环形电极板也为圆形的上电极结构的俯视图；
[0028]图5示出了本申请实施方式所提供的外围电极板和中心电极板的剖面结构示意图；
[0029]图6示出了本申请实施方式所提供的等离子体增强化学气相沉积装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”