[发明专利]用来在半导体基材上形成膜层的方法与装置及半导体基材

说明书

本发明涉及一种用来在多个半导体基材上形成膜层的方法，其中所述半导体基材容置在晶片舟中，使得所述半导体基材成对相对且以其待涂布表面相向的方式布置，并且每对半导体基材之间皆可被施加交流电压以在一对晶片之间产生等离子体，且晶片舟及所述多个半导体基材一起容置在处理室中。连续重复导入第一及第二前驱气体的循环，直至达到具有预设层厚的第一膜层或者预设数目的循环。随后将至少两个不同的前驱气体导入所述处理室并且在每对相邻半导体基材之间由所述前驱气体的混合物产生等离子体。

本发明涉及用来在半导体基材上形成膜层的一种方法及一种装置以及一种半导体基材。

制造电子或光电子半导体元件(如太阳电池或LED)时，使用不同的沉积工艺来在半导体基材上形成不同的膜层。

一种现有沉积工艺为原子层沉积，亦称ALD(atomic layer deposition)。所述工艺是通过冲洗步骤将两个不同的前驱体交替且分开地导入处理室并导引在待涂布的半导体基材上。从而通常产生以下四个特有步骤：用基材/在基材上实施第一前驱体的自限制反应/沉积；处理室的冲洗或抽真空步骤，以便将所述第一前驱体的未反应气体及更多反应产物自处理室移除；用基材/在基材上实施第二前驱体的自限制反应/沉积，从而形成待制成的膜层的单层以及重新实施处理室的冲洗或抽真空步骤；以便将所述第二前驱体的未反应气体及更多反应产物自处理室移除。

由此便能产生待形成的膜层的具有较高均匀度及良好界面特性的各原子层。这些原子层通常不足以制成期望的膜层特性，因而会以上述方式施覆多个单层，其中通常情况下会实施100次乃至更多的循环。构建这些单层费时费料，因为在冲洗或抽真空步骤中抽吸的前驱体通常无法得到回收利用。众所周知，部分或所有自限制反应/沉积需要通过热力或等离子体来辅助。

另一现有沉积工艺为等离子体辅助化学气相沉积，亦称PECVD(plasma enhancedchemical vapor deposition)，其中，例如自不同前驱体的混合物制成等离子体，以便以所述离子体为出发点来实施各前驱体的不同成分的同时沉积并由此来形成共同的膜层。采用此种PECVD便能实现具有与ALD大体相同组成的膜层。自含有两个前驱体的等离子体出发大体连续地进行沉积，而不必在其间采用冲洗或抽真空步骤，如此便能大幅提高生长率。但采用上述方式形成的膜层的均匀度达不到通过ALD所制成的相应膜层的程度。特别是基材-膜层间的界面质量不佳。为产生期望的膜层特性，通常需要使得层厚大于通过ALD所制成的相应膜层。因此，PECVD膜层的厚度是相应ALD膜层的1.5至3倍。尽管层厚较大，PECVD膜层的构建速度通常快得多，费料亦少得多。

此种膜层的另一具体实例为Al₂O₃钝化层。用ALD法制成的Al₂O₃钝化层的常见厚度范围例如为5nm，而用PECVD制成的Al₂O₃钝化层的厚度范围例如为至少8至10nm。应用于不同沉积法的装置通常截然不同。特别是将某些单个工艺应用于等离子体辅助ALD设备，在这些单个工艺中在亦用作进气管的电极与单独一个基材之间产生等离子体。而通常将分批工艺应用于PECVD设备，在这些分批工艺中例如在相邻的基材之间产生等离子体。例如在DE 102015 004 352中描述过此种PECVD设备。

本发明的目的在于提供用来在半导体基材上形成膜层的一种方法及一种装置以及一种具有特殊膜层结构的半导体基材，它们至少部分地避免先前技术的缺点。