[發(fā)明專利]一種等離子裝置以及納米晶硅薄膜的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910190328.3
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN102021514A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡宗惠;林宗穎;廖子杰;彭佳凌;劉家麟;莫啟能
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳華映顯示科技有限公司;中華映管股份有限公司
• 主分類號: C23C14/14
• 分類號: C23C14/14;C23C14/32;H01L21/203
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子裝置以及納米晶硅薄膜的制作方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制程中，等離子(plasma)受到廣泛的應(yīng)用，例如應(yīng)用于清潔(cleaning)、涂布(coating)、濺鍍(sputtering)、等離子化學(xué)氣相沉積(plasmaCVD)、離子植入(ion?implantation)、真空電弧(Vacuum?Arc)、浸入式等離子離子植入(Plasma?Immersion?Ion?Implantation，PIII)或是蝕刻(etching)等。

其中，現(xiàn)有技術(shù)中通常利用等離子來形成半導(dǎo)體制程中的薄膜，所成膜出來的產(chǎn)品可用于制造太陽電池用薄膜、液晶顯示器等中所使用的薄膜晶體管(Thin-Film?Transistor，TFT)數(shù)組等的各種半導(dǎo)體。

圖1為美國專利公告號US5952061所載的等離子裝置的示意圖。請參照圖1，等離子裝置包括腔體1、承載基座10、電極板12、坩鍋3、氣體管路16。其中基板11放在承載基座9上，坩鍋3中填有硅合金8作為硅源。當(dāng)直流電壓源4施加一電壓差于電極板12以及坩鍋3之間時，自氣體管路16通入的中性氣體(例如：氬氣、氦氣、氖氣、氪氣以及氙氣)可作為產(chǎn)生等離子的媒介，而所施加的直流電流為一百安培到兩百安培。此時，坩鍋3中的硅合金8因受熱而產(chǎn)生硅蒸氣散布于腔體1中。接著，腔體1中的硅原子蒸氣再慢慢地沉積基板11。如圖1所示，承載基座9中具有一加熱器10，承載基座9上的基板11通過加熱器10的加熱而成長出硅薄膜。

然而，在美國專利公告號US5952061所揭示的等離子裝置中，在成長硅薄膜時需將基板上加熱至攝氏300度以上的高溫，因此對于一些較不耐熱的基板而言，例如可撓式基板，并無法在其上形成硅薄膜。這樣將使得太陽電池用薄膜、液晶顯示器等中所使用的薄膜晶體管(Thin-Film?Transistor，TFT)數(shù)組等的各種半導(dǎo)體的薄膜因受限于制程而無法被順利的制造在較不耐熱的基板上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種等離子裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的等離子裝置中，在成長硅薄膜時需將基板加熱至較高的溫度，使得各種半導(dǎo)體的薄膜因受限于制程而無法被順利的制造在較不耐熱的基板上的問題。

本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種等離子裝置，其特征在于，所述裝置包括：

腔體；

位于所述腔體中的電弧電極組，所述電弧電極組包括一陽極以及一陰極，所述陰極與陽極之間具有一電弧放電空間，且所述陰極與陽極在彼此相對的一端分別具有一結(jié)晶硅靶材，所述結(jié)晶硅靶材的電阻率小于0.01歐姆·厘米；以及

位于所述腔體中的承載基座，所述承載基座具有一承載面，且所述承載面面向所述電弧放電空間。

進(jìn)一步地，上述等離子裝置還包括一載放于所述承載基座的所述承載面上的基板，所述承載基座還包括一冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)掩埋于所述承載面中并強(qiáng)行冷卻在制程期間被加熱的所述基板；

所述冷卻系統(tǒng)進(jìn)一步包括一冷卻管路以及一冷卻劑，所述承載基座的內(nèi)部具有一溝槽，所述冷卻管路穿設(shè)于所述溝槽中，且所述冷卻劑在所述冷卻管路中流動并進(jìn)行循環(huán)。

本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種納米晶硅薄膜的制作方法，所述方法是利用如上所述的等離子裝置進(jìn)行制作的，所述納米結(jié)晶薄膜的制作方法包括：

提供一基板于所述承載基座的所述承載面上；

調(diào)整所述腔體中的氣體至操作壓力；

輸入一電壓差至所述陽極以及陰極之間；

縮短所述陽極以及陰極之間的距離，以使所述陽極與陰極之間產(chǎn)生一穩(wěn)定電弧等離子；

所述陽極的所述結(jié)晶硅靶材與所述陰極的所述結(jié)晶硅靶材通過所述穩(wěn)定電弧等離子而形成多個硅晶粒以及硅原子；以及

所述多個硅晶粒以及硅原子沉積于所述基板上而形成一納米晶硅薄膜。

本發(fā)明實施例提供的等離子裝置利用具有結(jié)晶硅靶材的電弧電極組，可以以較簡易的制程制作出高質(zhì)量的納米晶硅薄膜。另外，由于本發(fā)明實施例在承載基座設(shè)置冷卻系統(tǒng)，以強(qiáng)行冷卻在制程期間被加熱的基板，因此，本發(fā)明實施例提供的等離子裝置可以在不耐高溫的基板上制作出納米晶硅薄膜。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種等離子裝置的示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的等離子裝置的剖面示意圖；

圖3是圖2中電弧電極組運動軌跡的局部放大示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的等離子裝置中產(chǎn)生電弧放電時的狀態(tài)示意圖；