[發明專利]多晶硅薄膜低溫物理氣相沉積裝置及其方法

無效

• 申請號: 201010293669.6
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN102002668A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 蘇元軍;孫琦;高橋英治;董闖;徐軍;范鵬輝
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;日新電機株式會社;日新電機（大連）技術開發有限公司
• 主分類號: C23C14/14
• 分類號: C23C14/14;C23C14/35
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

1.一種多晶硅薄膜低溫物理氣相沉積裝置，它主要包括由插板閥（13）分隔的主真空室（A）及輔助真空室（B）、主真空室（A）的抽氣系統和輔助真空室（B）的抽氣系統，在主真空室（A）中設有一個加熱器及樣品臺（12），該加熱器及樣品臺（12）的升降采用設置在主真空室（A）外的樣品臺升降機構（21）驅動，一個用于傳遞樣品（10）和樣品托盤（11）的磁力傳遞桿（29）伸入輔助真空室（B）中；其特征在于：它還包括一個設置在所述主真空室（A）上的ICP電感耦合等離子體源和一個設置在所述主真空室（A）中的磁控濺射孿生靶；所述ICP電感耦合等離子體源包含通過電路連接的射頻電源（1）、匹配箱（2）和銅管（3），并固定在所述主真空室（A）上的石英玻璃（4）及陶瓷墊片（5）之上；所述磁控濺射孿生靶包含多晶硅硅靶（6）及在其后面設置的永磁鋼（7）、冷卻水裝置（8）和通過電路連接的脈沖中頻靶電源（9）；在所述主真空室（A）的上部設置有工作氣體H????????????????????????????????????????????????進氣口（27）及工作氣體Ar進氣口（28）。

2.據權利要求書1所述的多晶硅薄膜低溫物理氣相沉積裝置，其特征在于：所述磁控濺射孿生靶為直流脈沖孿生靶，其脈沖中頻靶電源（9）的頻率為20K～80KHz；靶功率范圍為0～500W；孿生靶之間的相對距離可調范圍為50～200mm。

3.據權利要求書1所述的多晶硅薄膜低溫物理氣象沉積裝置，其特征在于：所述的ICP電感耦合等離子體源中的射頻電源的射頻頻率為13.56MHz；功率范圍為0～5000W。

4.據權利要求書1所述的多晶硅薄膜低溫物理氣象沉積裝置，其特征在于：所述加熱器及樣品臺（12）的加熱器電源（30）的功率為0～3000W，加熱溫度范圍為30～700℃；偏壓電源（31）的偏壓范圍為-300～0V。

5.據權利要求1所述的多晶硅薄膜低溫物理氣相沉積裝置的沉積方法，其特征在于：采用的步驟如下：

a.準備樣品：樣品（10）為100mm的單晶硅硅片、100mm的石英片和100mm的普通玻璃片；將所述樣品（10）之一裝載到輔助真空室（B）中、已擱置在樣品托盤叉（14）上的樣品托盤（11）上，對主真空室（A）和輔助真空室（B）抽真空，達到指定氣壓值后開啟連接輔助真空室（B）與主真空室（A）的插板閥（13），通過磁力傳遞桿（29）及樣品托盤叉（14）將樣品（10）連同樣品托盤（11）傳遞至主真空室（A）的加熱器及樣品臺（12）上，以升降螺桿（20）及樣品臺升降機構（21）的配合將加熱器及樣品臺（12）升至磁控濺射孿生靶的沉積區域；

b.主真空室（A）本底氣壓抽至高真空2.0×10pa，樣品（10）預熱，預熱溫度為30℃～700℃的，首先通過工作氣體Ar進氣口（28）向主真空室（A）內通入工作氣體Ar，調節第二插板閥（26）使氣壓值達到1Pa，開啟ICP電感耦合等離子體源，功率為1500w，并通過偏壓電源（31）給予樣品（10）以-300～0V的偏壓，對樣品（10）進行持續轟擊80～100秒。之后通過工作氣體H進氣口（27）及工作氣體Ar進氣口（28）向主真空室（A）內通入工作氣體H/工作氣體Ar，流量比為90sccm/30sccm，調節第二插板閥（26）使氣壓值達到1Pa，ICP電感耦合等離子體源以1500w的功率使工作氣體持續放電30～50秒，從而形成H與Ar的混合等離子體，并通過偏壓電源（31）給予樣品（10）-200～0V的偏壓，對樣品（10）進行刻蝕前處理；

c.向主真空室（A）內,通過工作氣體H進氣口（27）及工作氣體Ar進氣口（28）通入一定流量比的工作氣體H與工作氣體Ar，其中工作氣體H流量為1～99sccm、工作氣體Ar流量為10～100sccm，氣壓值為0.5～20Pa；開啟ICP電感耦合等離子體源，ICP功率為400～3000W的；并通過偏壓電源（31）給予樣品（10）-200～0V的偏壓，開啟磁控濺射孿生靶，脈沖中頻靶電源（9）功率為50w～300w，沉積時間為30～70分鐘；

d.向主真空室（A）內通過工作氣體H進氣口（27）及工作氣體Ar進氣口（28）通入90sccm/30sccm的流量比的工作氣體H/工作氣體Ar，調節第二插板閥（26）使氣壓值達到1Pa，以1500w的ICP功率使其持續放電30～50秒，形成H與Ar的混合等離子體，并通過偏壓電源（31）給予樣品（10）-200～0V的偏壓，進行刻蝕后處理；

e.樣品在主真空室（A）中，下爐冷至100℃以下后，通過升降螺桿（20）及樣品臺升降機構（21）的配合降下加熱器及樣品臺（12），用磁力傳遞桿（29）及樣品托盤叉（14）取出至輔助真空室（B），完全冷卻后取出。