一种双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座制造技术

一种双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座（Dual Zone Heater），包括基座主体，所述基座主体上设置晶圆凹槽，晶圆凹槽分为中心区域和边缘区域两部分，中心区域和边缘区域采用两套内嵌加热元件及温度传感器来独立加热。它是在传统的腔体晶圆基座（Heater）技术的基础上引入了双区加热温控技术，可以独立调控腔体晶圆基座中心区域和边缘区域的温度，来改善300mm尺寸晶圆在等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺中薄膜沉积的均匀性，从而提高产品的良率。

【技术实现步骤摘要】
所属
本技术涉及一种双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座，属于半导体芯片生产设备的

技术介绍
随着半导体芯片制造技术的发展，300mm直径尺寸晶圆的芯片制造已经成为当今半导体芯片制造业的主流。在芯片制造过程中，等离子增强化学气相沉积（PECVD）技术被广泛应用于硅的氧化物、氮化物和多晶硅等薄膜的沉积工艺。300mm的晶圆尺寸较大，在等离子增强化学气相沉积过程中，晶圆表面中心区域和边缘区域的薄膜沉积速率会有差异，而造成整片晶圆薄膜厚度的均匀性下降。薄膜厚度的均匀性差会影响后续工艺的生产，严重时会造成晶圆报废。目前传统的300mm等离子增强化学气相沉积设备的腔体晶圆基座（Heater）普遍采用单区加热温控，无法通过改变晶圆基座不同区域的温度来调节薄膜沉积速率和改善厚度的均匀性。
技术实现思路
本技术设计的双区加热的腔体晶圆基座（DualZoneHeater）是在传统的腔体晶圆基座技术的基础上引入了双区加热温控技术，可以独立加热腔体晶圆基座中心区域和边缘区域。具体结构为：包括基座主体，所述基座主体上设置晶圆凹槽，其特征在于：晶圆凹槽分为中心区域和边缘区域两部分，中心区域和边缘区域采用两套内嵌加热元件及温度传感器来独立加热，中心区域位置设置中心区域内嵌加热元件，中心区域内嵌加热元件连接中心区域加热元件电源线和中心区域热电偶温度传感器，边缘区域位置设置边缘区域内嵌加热元件，边缘区域内嵌加热元件连接边缘区域加热元件电源线和边缘区域热电偶温度传感器。以基座主体的中心为圆心，直径150~250mm的区域为中心区域，以晶圆凹槽的外缘为基准，向内侧延伸25~75mm的圆环区域为边缘区域。所述基座主体内设置内嵌接地电极，所述基座主体的下方设置接地，所述基座主体的下方设置真空密封。有益效果：在等离子增强化学气相沉积工艺过程中，反应气体通入真空条件下的腔体内，在射频（RF）的作用下气体分子电离产生等离子体。等离子体中含有的诸多高活性化学基团扩散并吸附在晶圆表面发生一系列反应，形成固态薄膜。薄膜的沉积速率受晶圆表面沉积温度的影响。传统的晶圆基座（Heater）只含有一套内嵌入的加热组件，沉积过程中晶圆表面各区域只能控制在同一个温度。本技术设计的双区加热的腔体晶圆基座（DualZoneHeater）采用两套内嵌入的加热组件，可以独立加热晶圆表面中心区域和边缘区域。通过对两个区域温度的独立控制，起到减少两个区域晶圆表面薄膜的沉积速率的差异，从而改善300mm晶圆薄膜沉积厚度的均匀性，达到提高产品良率的作用。附图说明图1本技术设计的一种双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座（DualZoneHeater）的结构示意图。图中0-边缘区域，01-中心区域，1-基座主体，2-内嵌接地电极，3-晶圆凹槽，4-中心区域内嵌加热元件，5-边缘区域内嵌加热元件，6-真空密封，7-中心区域加热元件电源线，8-边缘区域加热元件电源线，9-中心区域热电偶温度传感器，10-边缘区域热电偶温度传感器，11-接地。具体实施方式本技术设计的一种双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座（DualZoneHeater），采用两套内嵌加热组件用来独立加热晶圆基座中心区域01和边缘区域0。如图1所示，腔体晶圆基座分为中心区域01和边缘区域0，中心区域01的加热组件由中心区域内嵌加热元件4、中心区域加热元件电源线7和中心区域热电偶温度传感器9组成，边缘区域0的加热组件由边缘区域内嵌加热元件5、边缘区域加热元件电源线8和边缘区域热电偶温度传感器10组成。中心区域01和边缘区域0的晶圆基座温度可以由上述两套加热组件结合外围的温度控制器独立控制。本技术设计的一种双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座（DualZoneHeater），应用于300mm尺寸晶圆的等离子增强化学气相沉积（PECVD）设备，以基座主体1中心为圆心，直径150~250mm的区域定义为中心区域01；加热组件由中心区域内嵌加热元件4、中心区域内嵌加热元件电源线7和中心区域热电偶温度传感器9组成。以晶圆凹槽3外缘为基准，向内侧延伸25~75mm的圆环区域定义为边缘区域0；加热组件由边缘区域内嵌加热元件5、边缘区域内嵌加热元件电源线8和边缘区域热电偶温度传感器10组成。由上述可知，本技术设计的双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座（DualZoneHeater），可以通过独立调控腔体晶圆基座不同区域的温度来改善300mm尺寸晶圆在等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺中薄膜沉积的均匀性，从而提高产品的良率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座，包括基座主体，所述基座主体上设置晶圆凹槽，其特征在于：晶圆凹槽分为中心区域和边缘区域两部分，中心区域和边缘区域采用两套内嵌加热元件及温度传感器来独立加热，中心区域位置设置中心区域内嵌加热元件，中心区域内嵌加热元件连接中心区域加热元件电源线和中心区域热电偶温度传感器，边缘区域位置设置边缘区域内嵌加热元件，边缘区域内嵌加热元件连接边缘区域加热元件电源线和边缘区域热电偶温度传感器。

【技术特征摘要】
1.一种双区加热的等离子增强化学气相沉积腔体晶圆基座，包括基座主体，所述基座主体上设置晶圆凹槽，其特征在于：晶圆凹槽分为中心区域和边缘区域两部分，中心区域和边缘区域采用两套内嵌加热元件及温度传感器来独立加热，中心区域位置设置中心区域内嵌加热元件，中心区域内嵌加热元件连接中心区域加热元件电源线和中心区域热电偶温度传感器，边缘区域位置设置边缘区域内嵌加热元件，边缘区域内嵌加热元件连接边缘区域加热元件电源线和边缘区...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光，
申请(专利权)人：上海陛通半导体能源科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31