[发明专利]半导体级硅的等离子体喷涂

说明书

技术领域

本发明大致涉及等离子体喷涂。特别地说，本发明与在半导体制造过程中的等离子体喷涂有关。 

背景技术

等离子体喷涂已是一种成熟的技术，其是将由电弧气体所形成的等离子体激发气流承载着选定材料粉末并朝向欲涂布的基板。该些粉末在等离子体中被熔解或蒸发并于基板表面上涂布一层连续的材料粉末层。电弧气体通常都是非活性气体，例如氩气，使得只有材料粉末可被涂布在基板上。等离子体喷涂对于涂布具有一层难研磨、高熔点材料(例如，耐火材料)的外来基板特别有用。Suryanarayanan在他所写的教科书[Plasma Spraying：Theory and Applications(World Scientific(1993))]中提供了有关等离子体喷涂的综论，另一综论则可参考Pawlowski所写的教科书“The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings(Wiley，(1995))”，两本书都并入本文作为参考。 

已有人建议将等离子体喷涂硅用在两种不同的应用上。Noguchi在美国专利第521176号中公开等离子体喷涂一种硅黏附层，来形成硅太阳能电池。这类太阳能电池可沉积在诸如玻璃、钢铁或塑料之类的低价基板上。Akani等人在1986年7月1日的Journal of Applied Physics，vol.60，no.1，第457-459页的“Influence of process parameters on the electrical properties of plasma-sprayed silicon”中描述等离子体喷涂硅的半导体性质。Boyle在美国专利第7074693号中公开等离子体喷涂一种硅结合层来连接两硅组件间的缝隙，藉以形成半导体制造过程可用的结构。这类结构的实例为批次热处理中所用的管状硅炉衬里和硅支撑塔之类的结构。 

迄今，还没有具商业化应用的等离子体喷涂硅存在。 

发明内容

一种用来喷涂硅的等离子体喷涂枪包括多个部件，该枪具有面向等离子体或粉末流的多个部件中至少一部件的表面部分，其中，主要由硅组成所述表面部分。较佳是，此硅中的重金属杂质含量为每十亿份原子少于1份。 

本发明的等离子体枪可用来喷涂半导体级硅，以形成包括p-n结在内的半导体结构。该喷涂的硅可掺杂成个别的半导体类型。可在具有硅壁的喷射研磨机中以喷射研磨来取得硅粉末。 

一种等离子体喷涂方法，包含：激发等离子体枪中电弧气体流内的等离子体，该等离子体枪具有至少一电极，所述电极具有面向该等离子体的且主要由硅组成的表面部分；将硅粉末喷射入该气体流中，该气体流的金属杂质量低于10百万分之一重量；引导具有该喷射的硅的气体流至基材以在基材上形成一硅层。 

附图说明

通过参照附图来详细描述优选的实施方案，本发明的上述目的和其它优点将会变得更加显而易见，其中： 

图1为本发明的等离子体喷涂枪的部分区段正视图；及 

图2示出可与图1的等离子体喷涂枪一起使用的喷射器及喷射器固定器的正视图。 

具体实施方式

本申请人相信在任何涉及半导体的应用中所使用的等离子体喷涂硅必须具有极高的纯度且几乎不含任何污染物。本申请人更相信在等离子体喷涂硅时，所用的传统等离子体喷涂枪和硅粉末会在喷涂层中引入杂质，进而破坏最终产品(太阳能电池或以固定喷涂黏接在一起的硅机体电路)的质量。上述Suryanarayanan在他所写的教科书中公开随着硅粉末通过等离子体喷涂枪时，各种金属杂质含量也跟着上升。