專利名稱：等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，尤其指一種具有可縮短射頻回流路徑的連接裝置的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置。
背景技術(shù)：
于半導(dǎo)體、平面顯示器以及太陽能等產(chǎn)業(yè)中，等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)是一常見應(yīng)用于成膜方面的技術(shù)。一般的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置是利用兩電極板以及一射頻來源，于一制備腔室內(nèi)產(chǎn)生等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以于一基板上產(chǎn)生特定材料的成膜效果。 于等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積的制備中，影響成膜狀況的因素非常多且相當(dāng)復(fù)雜，而射頻回流路徑(RF return path)所帶來的影響即為其中之一。一般來說，電流都是由源頭流出，然后經(jīng)過系統(tǒng)形成一個回路，再重新流回源頭。此流回到源頭的路徑就叫做電流回流路徑(current return path)。在射頻能量傳遞上,射頻電流會試圖經(jīng)由任何存在的路徑或媒介以回到源頭，而行經(jīng)的路徑即為所謂的射頻回流路徑。多數(shù)射頻的電磁干擾都是由于信號的回流路徑造成的，回流路徑愈大，電磁干擾就愈嚴(yán)重。尤其對高頻的交流信號而言，射頻回流路徑造成的電磁干擾現(xiàn)象會更為明顯。請參考圖I與圖2。圖I繪示了公知的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。圖2繪示了公知的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的射頻回流路徑狀況示意圖。如圖I所示，公知的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置10包括一制備腔室11、一上電極12、一下電極13以及一射頻饋入裝置14。制備腔室11包括一上壁11T、一側(cè)壁IlS以及一下壁11B。上電極12與下電極13是相對設(shè)置于制備腔室11內(nèi)。射頻饋入裝置14與上電極12相連結(jié)，用以產(chǎn)生一等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)16，以將一薄膜材料17沉積于一設(shè)置于下電極13上的基板15上。于等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置10中，射頻訊號是由上電極12往下電極13的方向傳送。因此，如圖2所示，射頻回流路徑IOP即是先由上電極12到下電極13，然后再經(jīng)由下電極13與制備腔室11接觸的部分傳遞至制備腔室11，再依序經(jīng)由制備腔室11的下壁11B、側(cè)壁11S、上壁IlT等處流回至射頻來源，也就是射頻饋入裝置14。因此，除了先前提到于高頻操作下會突顯射頻回流路徑所造成的影響外，當(dāng)制備規(guī)模，也可說是制備基板的大小變大時，射頻回流路徑亦會伴隨著變大，進而對成膜狀況帶來更多負(fù)面的影響，例如降低射頻饋入功效，降低成膜穩(wěn)定性以及均勻度等。所以，在應(yīng)用于用來沉積大面積基板或高頻操作的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置中，如何去改善射頻回流路徑是為改善等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積成效的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，利用于下電極與制備腔室間設(shè)置連接裝置來縮短射頻回流路徑以改善于進行大尺寸基板的沉積及高頻操作下的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積的制備狀況。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，包括一制備腔室，該制備腔室包括一上壁；—上電極與一下電極，相對設(shè)置于該制備腔室內(nèi)；一射頻饋入裝置，與該上電極相連結(jié)，用以于該制備腔室中產(chǎn)生一等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以將一薄膜材料沉積于一設(shè)置于該下電極上的基板上；以及至少一連接裝置，設(shè)置于該制備腔室內(nèi)，并與該下電極與該制備腔室的該上壁電性耦合。 所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，包括復(fù)數(shù)個連接裝置，其中至少部分的該復(fù)數(shù)連接裝置與該下電極以及該制備腔室的該上壁電性連結(jié)。所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該連接裝置與該制備腔室的該上壁的一連結(jié)處于一水平方向與該上電極的相對應(yīng)的一邊緣的距離大于或等于3公分。本發(fā)明提供的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，還包括一制備腔室，該制備腔室包括一側(cè)壁；—上電極與一下電極，相對設(shè)置于該制備腔室內(nèi)；一射頻饋入裝置，與該上電極相連結(jié)，用以于該制備腔室中產(chǎn)生一等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以將一薄膜材料沉積于一設(shè)置于該下電極上的基板上；以及至少一連接裝置，設(shè)置于該制備腔室內(nèi)，并與該下電極與該制備腔室的該側(cè)壁電性耦合。所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，包括復(fù)數(shù)個連接裝置，其中至少部分的該復(fù)數(shù)連接裝置與該下電極以及該制備腔室的該側(cè)壁電性連結(jié)。所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該射頻饋入裝置所產(chǎn)生的一射頻頻率大于13. 56MHz o所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該射頻饋入裝置所產(chǎn)生的該射頻頻率介于13. 56MHz至IOOMHz之間。所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該薄膜材料包括非晶硅(amorphous silicon)、非晶娃錯(amorphous silicon germanium)、氧化娃(siliconoxide)、氮化娃(silicon nitride)、微晶體娃(micro-crystal silicon)或微晶體娃鍺(micro-crystal silicon germanium)。所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該下電極的面積大于I平方米(m2)。本發(fā)明利用于等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的下電極與制備腔室之間設(shè)置連接裝置，來縮短射頻回流路徑，改善接地的效能，進而降低射頻回流路徑于大面積及高射頻頻率的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積時對于反應(yīng)狀況的負(fù)面影響。


圖I繪示了公知的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。圖2繪示了公知的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的射頻回流路徑狀況示意圖。
圖3繪示了本發(fā)明的一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。圖4繪示了本發(fā)明的一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積的射頻回流路徑狀況示意圖。圖5繪示了本發(fā)明的又一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。圖6繪示了本發(fā)明的另一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。圖7繪示了本發(fā)明的另一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的射頻回流路徑狀況示意圖。圖8繪示了本發(fā)明的更一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。
圖9繪示了本發(fā)明的再一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。附圖中主要組件符號說明10等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置；11制備腔室；IIT上壁；IIS側(cè)壁；11B下壁；12上電極；13下電極；14射頻饋入裝置；15基板；16等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)；17薄膜材料；10P射頻回流路徑；20等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置；21制備腔室；21T上壁；21S側(cè)壁；21B下壁；22上電極；23下電極；24射頻饋入裝置；25基板；26等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)；27薄膜材料；28連接裝置；20P射頻回流路徑；30等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置；38連接裝置；30P射頻回流路徑；38T連結(jié)處；D距離；40等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置；50等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置；60等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置。
具體實施例方式本發(fā)明的一較佳實施例提供一種等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置。上述等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置包括一制備腔室、一上電極、一下電極、一射頻饋入裝置以及至少一連接裝置。制備腔室包括一上壁。上電極與下電極相對設(shè)置于制備腔室的內(nèi)。射頻饋入裝置與上電極相連結(jié)，用以產(chǎn)生等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以將一薄膜材料沉積于一設(shè)置于下電極上的基板上。連接裝置設(shè)置于制備腔室內(nèi)，并與下電極及制備腔室的該上壁電性耦合。本發(fā)明的一較佳實施例提供一種等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置。上述等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置包括一制備腔室、一上電極、一下電極、一射頻饋入裝置以及至少一連接裝置。制備腔室包括一側(cè)壁。上電極與下電極相對設(shè)置于制備腔室的內(nèi)。射頻饋入裝置與上電極相連結(jié)，用以產(chǎn)生等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以將一薄膜材料沉積于一設(shè)置于下電極上的基板上。連接裝置設(shè)置于制備腔室內(nèi)，并與下電極及制備腔室的該側(cè)壁電性耦合。為能對發(fā)明有更進一步了解本發(fā)明，下文特列舉本發(fā)明的較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及所欲達(dá)成的功效。
請參考圖3與圖4。圖3繪示了本發(fā)明的一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。圖4繪示了本發(fā)明的一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積的射頻回流路徑狀況示意圖。如圖3所示，等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置20包括一制備腔室21、一上電極22、一下電極23、一射頻饋入裝置24以及至少一連接裝置28。制備腔室21包括一上壁21T、 一側(cè)壁21S以及一下壁21B。上電極22與下電極23是相對設(shè)置于制備腔室21內(nèi)。射頻饋入裝置24與上電極22相連結(jié)，用以產(chǎn)生一等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)26,以將一薄膜材料27沉積于一設(shè)置于下電極23上的基板25上。在本發(fā)明中，薄膜材料 27 可包括非晶娃(amorphous silicon)、非晶娃錯(amorphous silicon germanium)、氧化娃(silicon oxide)、氮化娃(silicon nitride)、微晶體娃(micro-crystal silicon)或微晶體娃鍺(micro-crystal silicon germanium),但本發(fā)明并不以此為限。此外，由于本發(fā)明的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置是應(yīng)用于大面積及高射頻頻率操作的制備條件下。因此，在本發(fā)明中，下電極23的面積大體上大于I平方米(m2)，以利于承載大尺寸(例如面積大于I平方米)的基板25來進行等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積制備。而射頻饋入裝置24所產(chǎn)生的一射頻頻率大體上大于13. 56MHz，舉例而言，射頻饋入裝置24所產(chǎn)生的該射頻頻率大體上可介于13. 56MHz至IOOMHz之間，但本發(fā)明并不以上述的基板大小及操作射頻頻率范圍為限。此外，連接裝置28設(shè)置于制備腔室21內(nèi)，并與下電極23及制備腔室21電性耦合。值得注意的是，在本實施例中，連接裝置28是與下電極23及制備腔室21的側(cè)壁21S電性耦合。因此，如圖4所示，在本實施例中，射頻回流路徑20P是由射頻饋入裝置24出發(fā)，依序經(jīng)由上電極22、下電極23、連接裝置28、制備腔室21的側(cè)壁2IS以及制備腔室21的上壁21T，接回至射頻饋入裝置24。相較于公知的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，本實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置20的射頻回流路徑20P由于不需經(jīng)過制備腔室21的下壁21B，因此可大幅地縮短射頻回流路徑20P，進而改善于大面積及高射頻頻率的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積時射頻回流路徑20P對于反應(yīng)狀況的各種負(fù)面影響。請參考圖5。圖5繪示了本發(fā)明的又一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。如圖5所示，在本實施例中，等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置40包括復(fù)數(shù)個連接裝置28，且連接裝置28與下電極23以及制備腔室21的側(cè)壁21S電性連結(jié)。由本實施例復(fù)數(shù)個連接裝置28的設(shè)計，可進一步確保射頻回流路徑能有效地縮小，以改善于大面積及高射頻頻率的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積的制備效果。本實施例中的各組件及改善機制與上述實施例相同，在此并不再贅述。請參考圖6與圖7。圖6繪示了本發(fā)明的另一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。圖7繪示了本發(fā)明的另一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積的射頻回流路徑狀況示意圖。為簡化說明，本實施例中的各個與上述實施例相同的組件以相同的標(biāo)號進行標(biāo)示以方便對照。如圖6所示，等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置30包括一制備腔室21、一上電極22、一下電極23、一射頻饋入裝置24以及至少一連接裝置38。制備腔室21包括一上壁21T、一側(cè)壁21S以及一下壁21B。上電極22與下電極23相對設(shè)置于制備腔室21內(nèi)。射頻饋入裝置24與上電極22相連結(jié)，用以產(chǎn)生一等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)26,以將一薄膜材料27沉積于一設(shè)置于下電極23上的基板25上。連接裝置38設(shè)置于制備腔室內(nèi)，并與下電極23及制備腔室21電性耦合。在本實施例中，連接裝置38是與下電極23及制備腔室21的上壁21T電性耦合。此外，值得說明的是，在本實施例中，連接裝置38與制備腔室21的上壁21T的一連結(jié)處38T于一水平方向Y與上電極22的相對應(yīng)的一邊緣的距離D大體上大于或等于3公分，或/且于連結(jié)裝置38與上電極22之間設(shè)置適當(dāng)?shù)慕^緣材料，以避免射頻訊號回流時與上電極22間產(chǎn)生短路或干擾。如圖7所示，在本實施例中，射頻回流路徑30P是由射頻饋入裝置24出發(fā)，依序經(jīng)由上電極22、下電極23、連接裝置38以及制備腔室21的上壁21T，接回至射頻饋入裝置24。相較于公知技術(shù)與上述本發(fā)明的較佳實施例，本實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置30的射頻回流路徑30P由于不需經(jīng)過制備腔室21的下壁21B及側(cè)壁21S，因此可更進一步地縮小射頻回流路徑30P，因此可改善于大面積及高射頻頻率的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積時射頻回流路徑30P對于反應(yīng)狀況的各種負(fù)面影響。此外，由于各種等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的細(xì)部配置有所差異，因此，在本發(fā)明中，可視機臺結(jié)構(gòu)及其它制備及設(shè)計考慮，選擇使用如本實施例中連接裝置38電性耦合下電極23與制備腔室21的上壁21T，或者選擇使用前述實施例中連接裝置28電性耦合下電極23與制備腔室21的側(cè)壁21S的方式來縮短射頻回流路徑，以有效地改善等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積于大面積化及高頻操作下的制備狀況。同時，在本發(fā)明中，連接裝置28/38可為一具有伸縮性質(zhì)的裝置，可 視制備與機臺作動的需求改變其外型與長度。為了清楚說明本發(fā)明的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的改善功效，請參考表I，表I列出了有無使用本實施例中的連接裝置38來電性耦合下電極23與制備腔室21的上壁21T對等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積的制備結(jié)果影響。此數(shù)據(jù)使用的基板為長I. 4米、寬I. I米的玻璃基板，且操作頻率大體上為40MHz。如表I所示，當(dāng)使用連接裝置38后，不論是成膜速率或是成膜均勻性均有明顯地改善。請參考圖8與圖9。圖8繪示了本發(fā)明的更一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。圖9繪示了本發(fā)明的再一較佳實施例的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。如圖8所示，等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置50包括復(fù)數(shù)個連接裝置38，且連接裝置38與下電極23以及制備腔室21的上壁2IT電性連結(jié)。如圖9所示，等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置60包括復(fù)數(shù)個連接裝置28與復(fù)數(shù)個連接裝置38，其中連接裝置28是與下電極23以及制備腔室21的側(cè)壁21S電性連結(jié)，而連接裝置38是與下電極23以及制備腔室21的側(cè)壁21T電性連結(jié)。以上兩實施例皆是由增加連接裝置28、38以加強下電極23與制備腔室21電性耦合的狀況，來達(dá)到對等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積制備狀況改善的目的。此二實施例中的各組件及改善機制與上述實施例相同，在此并不再贅述。綜上所述，本發(fā)明是利用于等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置的下電極與制備腔室之間設(shè)置連接裝置，由連接裝置來電性耦合下電極與制備腔室的側(cè)壁或上壁，使得射頻回流路徑得以大幅縮短，進而改善于大面積及高射頻頻率的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積時對于反應(yīng)狀況的各種負(fù)面影響。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。表I
權(quán)利要求
1.一種等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，包括 一制備腔室，該制備腔室包括一上壁； 一上電極與一下電極，相對設(shè)置于該制備腔室內(nèi)； 一射頻饋入裝置，與該上電極相連結(jié)，用以于該制備腔室中產(chǎn)生一等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以將一薄膜材料沉積于一設(shè)置于該下電極上的基板上；以及 至少一連接裝置，設(shè)置于該制備腔室內(nèi)，并與該下電極與該制備腔室的該上壁電性耦合 O
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，包括復(fù)數(shù)個連接裝置，其中至少部分的該復(fù)數(shù)連接裝置與該下電極以及該制備腔室的該上壁電性連結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該連接裝置與該制備腔室的該上壁的一連結(jié)處于一水平方向與該上電極的相對應(yīng)的一邊緣的距離大于或等于3公分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該射頻饋入裝置所產(chǎn)生的一射頻頻率大于13. 56MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該射頻饋入裝置所產(chǎn)生的該射頻頻率介于13. 56MHz至IOOMHz之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該薄膜材料包括非晶硅、非晶硅鍺、氧化硅、氮化硅、微晶體硅或微晶體硅鍺。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該下電極的面積大于I平方米。
8.一種等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，包括 一制備腔室，該制備腔室包括一側(cè)壁； 一上電極與一下電極，相對設(shè)置于該制備腔室內(nèi)； 一射頻饋入裝置，與該上電極相連結(jié)，用以于該制備腔室中產(chǎn)生一等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以將一薄膜材料沉積于一設(shè)置于該下電極上的基板上；以及 至少一連接裝置，設(shè)置于該制備腔室內(nèi)，并與該下電極與該制備腔室的該側(cè)壁電性耦口 o
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，包括復(fù)數(shù)個連接裝置，其中至少部分的該復(fù)數(shù)連接裝置與該下電極以及該制備腔室的該側(cè)壁電性連結(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該射頻饋入裝置所產(chǎn)生的一射頻頻率大于13. 56MHz。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該射頻饋入裝置所產(chǎn)生的該射頻頻率介于13. 56MHz至IOOMHz之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該薄膜材料包括非晶硅、非晶硅鍺、氧化硅、氮化硅、微晶體硅或微晶體硅鍺。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，其中，該下電極的面積大于I平方米。
全文摘要
一種等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積裝置，包括一制備腔室、一上電極、一下電極、一射頻饋入裝置以及至少一連接裝置。上電極與下電極相對設(shè)置于制備腔室內(nèi)。射頻饋入裝置與上電極相連結(jié)，用以產(chǎn)生等離子體輔助式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以將一薄膜材料沉積于一設(shè)置于下電極上的基板上。連接裝置設(shè)置于制備腔室內(nèi)，并與下電極及制備腔室的一上壁或一側(cè)壁電性耦合。
文檔編號C23C16/44GK102747339SQ20111010515
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者李曉菁, 楊國璽, 游正義, 陳宣任 申請人:英屬開曼群島商精曜有限公司