[发明专利]可获得均匀电场的大面积VHF-PECVD反应室异形电极无效

专利信息
申请号: 200710150228.9 申请日: 2007-11-19
公开(公告)号: CN101187015A 公开(公告)日: 2008-05-28
发明(设计)人: 赵颖;张晓丹;葛洪;薛俊明;任慧志;许盛之;张建军;魏长春;侯国付;耿新华;熊绍珍 申请(专利权)人: 南开大学
主分类号: C23C16/505 分类号: C23C16/505
代理公司: 天津佳盟知识产权代理有限公司 代理人: 廖晓荣
地址: 300071*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 可获得 均匀 电场 大面积 vhf pecvd 反应 异形 电极
【说明书】:

【技术领域】

发明涉及硅薄膜太阳电池和平板显示领域中的薄膜晶体管矩阵的技术领域,特别是一种可获得均匀电场的大面积VHF-PECVD反应室异形电极。

【背景技术】

近年来已有报道证明,应用甚高频(VHF)技术到PECVD的方法可以增加薄膜的沉积速率,并且研究结果表明:VHF-PECVD完全适合微晶硅薄膜和非晶硅薄膜的高速沉积。然而,VHF-PECVD的应用研究通常是在小尺寸PECVD反应室中进行的,因而并不能直接应用于大规模工业生产中。射频电容耦合平行板电极反应室被广泛用于非晶硅薄膜、二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜的等离子增强化学气相沉积或者薄膜刻蚀;面积超过1m2的矩形PECVD反应室被用来生产光伏太阳电池以及用于大面积平板显示器的薄膜晶体管矩阵。这些工业应用对薄膜厚度的不均匀性要求较高。总体上,这些反应室用标准13.56MHz激发频率来驱动,但人们对使用更高的频率(甚高频技术,VHF)有浓厚的兴趣。采用VHF激发等离子体,能够减小等离子体鞘层厚度和电压从而降低电子温度、降低轰击衬底的离子能量,增大了输送到生长表面的离子流量,既能提高沉积速率又能增大薄膜中晶粒的颗粒尺寸,并且与常规的非晶/微晶硅薄膜太阳电池制备工艺具有良好的技术兼容性。因此,人们对VHF-PECVD在工业上的应用产生很大的兴趣。

在射频平行板反应室中沉积或刻蚀的过程中,许多因素可以导致薄膜横向生长非均匀性的产生。这包括基底和电极的非理想接触、基底的几何形状、不恰当的气体流量分布、等离子体中存在粉尘颗粒污染、电极的不对称,以及各种静电学和电磁场效应等。由于在等离子体的参数和反应室的设计中,这些效应在各种激发频率下均有显著的影响,而通常通过反应室的合理设计和适当的工艺参数调整可以得到部分或全部解决。然而,随着应用于大面积反应室的激发频率提高时,在传统的电容耦合平行板电极反应室或应用梯型电极的反应室中,电势驻波效应和功率馈入连接端的电势对数奇点效应严重影响了电势分布的均匀性。由于等离子体的存在所引起的波长衰减或恶化效应,当反应室的尺寸大约是处于激发频率下自由空间中的波长λ0(在13.56MHz下λ0/4=5.53m,在100MHz时仅为0.75m)的四分之一时,驻波非均匀性已经变得重要。要想得到均匀的等离子体来实现均匀的沉积或刻蚀,必须对反应室(主要是其中的电极)进行合理的设计来抑制反应室中的电磁驻波效应。因此,获得电场均匀的大面积VHF-PECVD电极设计,具有重要的现实意义和应用价值。

【发明内容】

本发明的目的旨在为解决现有技术的这些问题,而提供一种可获得均匀电场的大面积VHF-PECVD反应室异形电极,该电极可以获得实用化的大面积VHF-PECVD反应室,提供电场均匀的电极设计方案,进而促进低成本硅薄膜太阳电池的产业化进程。

本发明为实现上述目的设计了一种可获得均匀电场的大面积VHF-PECVD反应室异形电极。它包括功率电极板和功率馈入端口,其特征在于所述功率电极板在功率馈入端口附近设有对应的附加电极片,所述附加电极片平行于功率电极板水平面,所述附加电极片连接在功率电极板的功率电极面的边缘。

所述功率馈入端口可以为两端、四端、六端或八端相对对称设置在功率电极的与电极平面垂直的两个侧面或四个侧面上。

所述功率电极板的功率电极面可以是单面或双面的。

所述功率馈入端口可以是水平设置在与功率电极板平面垂直的侧面上。

所述功率馈入端口也可以是垂直设置在功率电极板电极面的相背的另一面上。

所述功率馈入端口可为点接触式或为线接触式馈入。

所述附加电极片可以是弧形(圆弧或椭圆弧)或是矩形等其它形状。

所述附加电极片与功率电极板可以是整体的,也可以是分体连接上去的。

本发明采用这种异形电极可获得均匀电场的大面积VHF-PECVD反应室,反应室包括:接地反应室,功率电极,接地电极,功率传输线与功率馈入端口。所述功率电极板在功率馈入端口附近设有对应的附加电极片,所述附加电极片平行于功率电极板水平面,所述附加电极片的厚度小于功率电极板,所述附加电极片连接在功率电极板的功率电极面的边缘。

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