[发明专利]等离子体点火的装置、方法和半导体设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种等离子体点火的装置、方法和半导体设备。

背景技术

目前，随着微电子技术的发展，中、低频等离子体技术的应用越来越广泛。尤其是在晶硅太阳能电池的生产过程中，该中、低频等离子体技术用于在晶片上沉积减反射氮化硅薄膜。其中，晶片可以为硅片。按照通常的频率划分方法，中频和低频各自对应的频率范围分别为：低频为30KHz～300KHz，中频为300KHz～2MHz。相对于高频(高频为大于或等于2MHz)等离子体技术而言，中、低频等离子体技术可使氮化硅薄膜获得更为出色的钝化效果，从而提高太阳能电池的转化效率。

图1为一种低频平板式PECVD设备的结构示意图，如图1所示，该设备包括：反应腔室11、绝缘部件12、上电极13、下电极14、匹配器15和射频电源16。其中，绝缘部件12、上电极13和下电极14位于反应腔室11的内部；绝缘部件12固定于反应腔室11的顶部，用于对上电极13和反应腔室11的接地外壳进行电隔离，以防止上电极13和反应腔室11的接地外壳之间的放电。该绝缘部件12可以为陶瓷或者聚四氟乙烯(PTFE)。下电极14位于反应腔室11的底部，下电极14上放置有晶片17，下电极14的底座接地。射频电源16通过匹配器15与反应腔室11中的上电极13连接，用于向反应腔室11内部提供射频功率。另外，反应腔室11的顶端还设置有用于供工艺气体进入的进气口18，底端还设置有用于将反应后的工艺气体排出的排气口19，该工艺气体用于产生等离子体。该设备用于沉积减反射氮化硅薄膜，沉积时所需的等离子体是通过在上电极13和下电极14之间施加射频功率而激发出的。射频电源16可以为中频或者低频电源，射频功率由中频或低频射频电源提供。晶片17在等离子体环境下进行薄膜沉积。射频电源16本身有其自身特征阻抗，该射频电源16的特征阻抗通常为50Ω，而等离子体负载本身的阻抗一般不会为50Ω。因此根据传输线理论，当射频电源16的特征阻抗与等离子体负载的阻抗不共轭，即阻抗不匹配时，射频电源16输出的射频功率无法完全加载到等离子体负载上，会有射频功率反射回射频电源16，这样会造成功率浪费，同时反射回射频电源16的射频功率会对射频电源16本身产生损害。所以通常需要在射频电源16和反应腔室11之间加上一个匹配器15，射频电源16的射频功率通过匹配器15加载到反应腔室11中，调节匹配器15内部的阻抗匹配网络使得匹配器15输入端到反应腔室11的阻抗为50Ω，使匹配器15的输入阻抗与射频电源16的特征阻抗共轭，达到阻抗匹配的目的，从而使射频功率完全加载到反应腔室11的等离子体负载上。其中，从匹配器15输入端到反应腔室11的阻抗(即匹配器15的输入阻抗)包括匹配器15内部的阻抗匹配网络的阻抗和反应腔室11的阻抗。