工艺腔室和半导体薄膜沉积设备的制作方法

本发明涉及半导体薄膜沉积设备，具体地，涉及一种工艺腔室和半导体薄膜沉积设备。

背景技术：

1、薄膜沉积技术用于制造微电子器件的薄膜，在基板衬底上形成沉积物，常见的薄膜沉积技术包括物理气相沉积、化学气相沉积等技术。薄膜沉积设备用于对晶圆实现薄膜沉积，其腔体组件经常采用硬质阳极氧化工艺，可以提高铝基材的耐腐蚀性和耐离子轰击强度。但是硬质阳极氧化膜的抗腐蚀能力相对较弱，腔体表面易受腐蚀，使用寿命短。同时，在硬质阳极氧化膜腔体中，经离子轰击后氢原子团极易形成氢气，h原子的存活率很低，一般只有20%。而氢原子团是薄膜沉积所必需的介质，氢原子的减少会导致设备沉积率的降低。

技术实现思路

1、针对上述半导体沉积设备腔体采用硬质阳极氧化膜耐腐蚀性弱、使用寿命短、沉积率低的问题，本发明提供了一种工艺腔室和半导体薄膜沉积设备，该工艺腔室不同部位采用不同氧化膜，大大提升了设备的沉积效率。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种工艺腔室，包括腔室本体、连接在所述腔室本体上的点火头、进气腔和出气腔，所述腔室本体、进气腔和出气腔的内壁覆有致密多阻挡层的阳极氧化膜，所述点火头的内壁覆有硬质阳极氧化膜。

3、本发明通过在点火头部位保留膜层较厚的硬质阳极氧化膜工艺，以确保抵抗点火时产生的高强度离子轰击和一定的耐腐蚀性；在其他部位，离子轰击强度较弱，对耐腐蚀性的要求更高，则采用致密多阻挡层的阳极氧化膜工艺，致密多阻挡层的阳极氧化膜致密性高，因此耐腐蚀性强，同时可以提高氢离子的存活率，从而提升设备的沉积率，沉积率可提升4-5倍。

4、优选地，所述致密多阻挡层的阳极氧化膜的厚度为0.4-0.6μm。

5、优选地，所述硬质阳极氧化膜的厚度为50-65μm。

6、优选地，所述腔室本体构成环形，所述进气腔和出气腔中心对称设于所述腔室本体上，所述点火头有两个，中心对称设于所述腔室本体上。

7、进一步优选地，所述腔室本体构成正方形，所述进气腔和出气腔位于正方形一对相对设置的两个顶角处，两个所述点火头位于正方形另一对相对设置的两个顶角处。

8、具体地，所述致密多阻挡层的阳极氧化膜形成工艺包括如下步骤：

9、s1、在槽液中对所述腔室本体、进气腔和出气腔的内壁进行硬质阳极氧化，使其内壁形成由细微多孔结构的非晶态氧化物al2o3构成的硬质阳极氧化膜；

10、s2、将步骤s1得到的产品依次进行碱处理和酸处理，去除氧化膜表面残留金属离子杂质，同时将多孔层腐蚀，只保留第一阻挡层；

11、s3、将步骤s2得到的产品置于混合盐溶液中进行进一步阳极氧化，生成第二阻挡层氧化膜。

12、上述工艺中，先在腔室本体、进气腔和出气腔的内壁进行硬质阳极氧化形成硬质阳极氧化膜，然后通过碱处理和酸处理去除该氧化膜上的多孔结构，最后在保留下来的阻挡层上再镀上一层致密且厚度大的氧化膜。

13、具体地，步骤s1中，所述槽液包括浓度为80-100g/l的h2so4和浓度为10-20g/l的h2c2o4，所述硬质阳极氧化的条件为：温度：5-10℃，电流：3.5-4.0a/dm2，电压55-75v，时间：30-40min。

14、通过采用上述工艺中，在铝或者铝合金表面形成带细微多孔（直径小于20nm）的硬质阳极氧化膜，多孔结构下的阻挡层通常只有10-15nm厚。

15、具体地，步骤s2中，所述碱处理为：naoh浓度3-10g/l，35-50℃，1-3min；所述酸处理为：hno3浓度150-210g/l，15-30℃，2-6min。

16、通过采用上述工艺，去除氧化膜表面残留金属离子杂质，同时通过精确控制时间，确保酸碱与硬质氧化膜反应将多孔层腐蚀，只保留阻挡层。

17、具体地，步骤s3中，所述混合盐溶液包括浓度为3-7g/l的（nh4)2c2h2(oh)2(coo)2，浓度为200-250g/l的(nh4)3bo3和浓度为8-13g/l的(nh4)2c2h4(coo)2。所述阳极氧化条件为：温度：0-10℃，电流：0.2-1.3a，电压：50-60v，时间：10s-1min。

18、通过采用上述工艺，浸没在溶液中的基体作为阳极，溶液本身相对于基体可以起到阴极的作用，以促进电化学沉积过程，生成致密的阻挡层氧化膜，氧化膜厚度为0.4-0.6μm。

19、本发明第二方面提供一种半导体薄膜沉积设备，该设备包括上述的工艺腔室。

20、通过上述技术方案，本发明实现了以下有益效果：

21、本发明通过在点火头部位保留膜层较厚的硬质阳极氧化膜工艺，以确保抵抗点火时产生的高强度离子轰击和一定的耐腐蚀性；在其他部位，离子轰击强度较弱，对耐腐蚀性的要求更高，则采用致密多阻挡层的阳极氧化膜工艺，致密多阻挡层的阳极氧化膜致密性高，因此耐腐蚀性强，同时可以提高氢离子的存活率，从而提升设备的沉积率，沉积率可提升4-5倍。

技术特征：

1.一种工艺腔室，包括腔室本体（1）、连接在所述腔室本体（1）上的点火头（2）、进气腔（3）和出气腔（4），其特征在于，所述腔室本体（1）、进气腔（3）和出气腔（4）的内壁覆有致密多阻挡层的阳极氧化膜，所述点火头（2）的内壁覆有硬质阳极氧化膜。

2.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述致密多阻挡层的阳极氧化膜的厚度为0.4-0.6μm。

3.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述硬质阳极氧化膜的厚度为50-65μm。

4.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述腔室本体（1）构成环形，所述进气腔（3）和出气腔（4）中心对称设于所述腔室本体（1）上，所述点火头（2）有两个，中心对称设于所述腔室本体（1）上。

5.根据权利要求4所述的工艺腔室，其特征在于，所述腔室本体（1）构成正方形，所述进气腔（3）和出气腔（4）位于正方形一对相对设置的两个顶角处，两个所述点火头（2）位于正方形另一对相对设置的两个顶角处。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的工艺腔室，其特征在于，所述致密多阻挡层的阳极氧化膜形成工艺包括如下步骤：

7.一种半导体薄膜沉积设备，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的工艺腔室。

技术总结本发明公开了一种工艺腔室和半导体薄膜沉积设备，该工艺腔室包括腔室本体（1）、连接在所述腔室本体（1）上的点火头（2）、进气腔（3）和出气腔（4），所述腔室本体（1）、进气腔（3）和出气腔（4）的内壁覆有致密多阻挡层的阳极氧化膜，所述点火头（2）的内壁覆有硬质阳极氧化膜。本发明通过在点火头部位保留膜层较厚的硬质阳极氧化膜工艺，以确保抵抗点火时产生的高强度离子轰击和一定的耐腐蚀性；在其他部位，离子轰击强度较弱，对耐腐蚀性的要求更高，则采用致密多阻挡层的阳极氧化膜工艺，致密多阻挡层的阳极氧化膜致密性高，因此耐腐蚀性强，同时可以提高氢离子的存活率，从而提升设备的沉积率，沉积率可提升4‑5倍。技术研发人员：刘文丰,潘义飞,韩晓兴,罗素香受保护的技术使用者：苏州微骏瑞芯精密科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/9