[發明專利]用于等離子體化學氣相的樣品支架

有效

• 申請號: 202110072158.X
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112899659B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 周廣迪;金鵬;屈鵬霏;霍曉迪;王占國
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C23C16/458
• 分類號: C23C16/458;C23C16/455;C23C16/50
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王文思

本發明提供一種用于等離子體化學氣相的樣品支架，包括：水冷銅臺(8)和導電電極(7)，所述水冷銅臺(8)中間開孔以容納所述導電電極(7)；依次設置于所述水冷銅臺(8)的絕緣層(5)、第五導電支架(11)、第三導電支架(4)、第四導電支架(10)、第二導電支架(3)和第一導電支架(2)，所述第一導電支架(2)用于承載樣品(1)。該樣品支架還包括導電定位環(12)、銅環(9)和絕緣環(6)。本發明通過多層導電支架及絕緣層的設計，實現對樣品施加偏壓以及在較低功率氣壓下達到較高的溫度。

技術領域

本發明涉及一種樣品支架結構，特別涉及一種用于等離子體化學氣相的樣品支架。

背景技術

等離子體化學氣相沉積，包括：射頻等離子體化學氣相沉積、直流等離子體化學氣相沉積以及微波等離子體化學氣相沉積等，在半導體領域有著無可比擬的重要性。

對于材料生長而言，襯底溫度對其影響是比較大的，而襯底溫度與等離子體功率、氣壓之間存在一定的耦合關系。在高氣壓高功率下，可得到高功率密度的等離子體用于材料生長。高功率密度等離子體與襯底相互作用將導致襯底溫度較高，因此需要對襯底支架進行冷卻。但其作用面積往往較小。盡管可以通過降低氣壓或增加功率來增大等離子球大小。但對于襯底被動加熱的設備而言，其溫度就難以保持較高值。對于具有襯底主動加熱裝置的設備而言，在較高功率密度下卻較難保持應有的溫度。此外，對于需施加偏壓的處理襯底的異質外延而言，襯底支架的結構對其結果影響也較大。

上述的問題，都限制了等離子體化學氣相沉積設備的應用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對于現有技術的上述不足，本發明提供了一種用于等離子體化學氣相的樣品支架，以有效解決具有水冷樣品臺結構的等離子化學氣相沉積設備在異質外延時施加偏壓或溫度調控存在的技術問題。

(二)技術方案

本發明提供一種用于等離子體化學氣相的樣品支架，包括：水冷銅臺8和導電電極7，所述水冷銅臺8中間開孔以容納所述導電電極7；依次設置于所述水冷銅臺8的絕緣層5、第五導電支架11、第三導電支架4、第四導電支架10、第二導電支架3和第一導電支架2；其中，所述絕緣層5隔開所述第五導電支架11與水冷銅臺8，所述第一導電支架2的第二端面中部開設有凹陷的第一圓形臺階，所述第一圓形臺階底面上設有第一多圈環形凸臺；所述第二導電支架3的第一端面設有第二多圈環形凸臺，所述第二導電支架3的第二端面中部開設有凹陷的第二圓形臺階，所述第二圓形臺階底面上設有第三多圈環形凸臺；所述第二導電支架3的第一端面邊緣開設有凹陷的第一環形臺階，所述第一環形臺階底面抵壓所述第一導電支架2的第二端面，所述第二多圈環形凸臺與第一多圈環形凸臺相互錯開并設有縫隙，使所述第二多圈環形凸臺與第一多圈環形凸臺之間留有第一氣流通路；所述第四導電支架10的第一端面設有第四多圈環形凸臺，所述第四導電支架10的第二端面中部開設有凹陷的第三圓形臺階，所述第三圓形臺階底面上設有第五多圈環形凸臺；所述第四導電支架10的第一端面邊緣開設有凹陷的第二環形臺階，所述第二環形臺階底面抵壓所述第二導電支架3的第二端面，所述第四多圈環形凸臺與第三多圈環形凸臺相互錯開并設有縫隙，使所述第四多圈環形凸臺與第三多圈環形凸臺之間留有第二氣流通路；第三導電支架4的第一端面設有第六多圈環形凸臺，第三導電支架4的第一端面上與所述第四導電支架10的第二端面的對應位置處還開設有第一環形凹槽，所述第一環形凹槽底面抵壓所述第四導電支架10的第二端面，所述第六多圈環形凸臺與所述第五多圈環形凸臺相互錯開并設有縫隙，使所述第六多圈環形凸臺與所述第五多圈環形凸臺之間留有第三氣流通路；所述第五導電支架11的第一端面卡接第三導電支架4的第二端面，所述第五導電支架11的第二端面中心設有具有中空結構的圓柱凸臺，所述導電電極7的第一端外側面旋合于所述中空結構中；所述第一導電支架2中心開設有第一通孔，所述第一導電支架2還開設有多個第二通孔，所述第二導電支架3中心開設有第三通孔，所述第四導電支架10位于第二環形臺階的內側開設有多個第四通孔，所述第三導電支架4中部開設有多個第五通孔，其中，所述第一通孔、第一氣流通路、多個第二通孔、第二氣流通路、多個第四通孔、第三氣流通路、多個第五通孔與所述中空結構之間具有相互連通的氣流通路。