[實用新型]一種等離子體增強化學氣相沉積設備

有效

• 申請號: 201220455211.0
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN202898532U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 葛芳芳;李艷玲;黃峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

技術領域

本實用新型涉及等離子體增強化學氣相沉積設備領域，具體涉及一種等離子體增強化學氣相沉積設備的射頻電流傳輸裝置。

背景技術

等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）包括傳統的等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）以及近年來發展起來的VHF-PECVD（甚高頻等離子體增強化學氣相沉積）等。

傳統的等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）作為一種成熟的鍍膜方法，已經廣泛地應用在太陽能電池、半導體器件及大規模集成電路的制造中。目前，傳統的PECVD鍍膜設備通常采用的射頻電源頻率為13.56MHz。但是，傳統的PECVD鍍膜設備和工藝已經滿足不了各個領域高速發展的要求。例如，傳統的PECVD技術的沉積溫度過高、沉積速率過慢等缺點限制了其在玻璃基板的太陽能薄膜（玻璃基板熔點較低，所需膜厚較厚）制備中的應用。

近年來發展起來的VHF-PECVD（甚高頻等離子體增強化學氣相沉積）則能很好解決傳統PECVD存在的技術問題。采用甚高頻射頻電源激發等離子體，能夠增大等離子體密度，減小等離子體鞘層厚度和電壓，從而降低電子溫度、降低轟擊襯底的離子能量，增大了輸送到生長表面的離子流量，既提高沉積速率又能降低襯底溫度。當把激發電源的頻率從13.56MHz提高到70MHz時，a-Si:H薄膜的沉積速率則從增加到同時降低了a-Si:H薄膜的內應力，避免了厚膜從襯底上脫落等現象。因此，VHF-PECVD技術越來越受到人們的青睞，已經應用在大面積硅基太陽能薄膜的生產中。

將等離子體的激發電源的頻率從13.56MHz提高到甚高頻范圍30～300MHz，則對PECVD設備的設計和制造提出了更高的要求。例如，在傳統PECVD設備中，包括射頻電源、鍍膜室以及與鍍膜室連通的輸氣管。射頻電源（13.56MHz）與鍍膜室內的電極之間的連接方式為普通銅導線，對普通銅導線的形狀、尺寸和材料等均沒有特別嚴格的要求。但是，這種銅導線連接方式并不適用甚高頻電源。交流電通過導體時，各部分的電流密度不均勻，表現出趨膚效應，電流集中在臨近銅導線外表的一薄層內，大大增加了銅導線的有效電阻。頻率越高，趨膚效應越顯著，使得甚高頻電流在導線型傳輸線中傳輸效率很低，衰減很大。在VHF-PECVD設備中，趨膚效應使高功率的甚高頻電流在傳輸過程中損耗很大，這不僅降低了電源功率的有效使用率，也增大了銅導線的發熱量。

實用新型內容

本實用新型提供了一種等離子體增強化學氣相沉積設備，通過設置射頻電流傳輸裝置，可以降低高功率的甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的發熱量，提高電源功率的有效使用率。

一種等離子體增強化學氣相沉積設備，包括射頻電源、鍍膜室以及與鍍膜室連通的輸氣管，所述射頻電源與鍍膜室內的電極通過射頻電流傳輸裝置連接，所述射頻電流傳輸裝置包括設有冷卻介質進口和冷卻介質出口的導電管，所述導電管一端與射頻電源連接，另一端與鍍膜室內的電極連接。

通過采用導電管，一方面可以使電流密度均勻，減小趨膚效應，減小導體的有效電阻，另一方面從導電管上設置的冷卻介質進口和冷卻介質出口通入冷卻介質，從而減小甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的熱量，因此，通過兩方面可以減小甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的損耗，從而提高電源功率的有效利用率。

冷卻介質可采用絕緣介質和非絕緣介質，一般絕緣介質的購買和使用成本均較高，非絕緣介質如普通水，其價格便宜，易于獲取，使用也方便，但是其具有導電性，需要對設備進一步優化。

作為優選，所述射頻電流傳輸裝置與所述輸氣管采用分體設計，所述射頻電流傳輸裝置與所述輸氣管分開設置，所述導電管的外壁設有絕緣層，導電管內通循環冷卻水（去離子水），冷卻水將射頻電流經過導體所產生的熱量導出。

作為優選，所述射頻電流傳輸裝置與輸氣管采用合體設計，所述輸氣管的外徑小于所述導電管的內徑，所述輸氣管置于所述導電管內，所述輸氣管伸入所述導電管的一端與所述鍍膜室內的電極連通，所述輸氣管的另一端從所述導電管伸出；所述導電管的外壁包裹有絕緣層。在此合體設計結構中，導電管和輸氣管的兩管壁之間通入循環冷卻水（去離子水），冷卻水將射頻電流經過導電管所產生的熱量導出。氣體傳輸和電流傳輸合體結構的電流傳輸裝置，可以保證鍍膜室內氣體的均勻性，同時也保證了等離子的均勻性。此種設置節約了空間也使得裝置結構最簡化。

進一步優選，所述輸氣管從所述導電管伸出的一端包裹有絕緣層，方便固定，并且固定后可絕緣。