专利名称：等离子体辅助式化学气相沉积装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种等离子体辅助式化学气相沉积装置，尤其指一种具有可缩短射频回流路径的连接装置的等离子体辅助式化学气相沉积装置。
背景技术：
于半导体、平面显示器以及太阳能等产业中，等离子体辅助式化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)是一常见应用于成膜方面的技术。一般的等离子体辅助式化学气相沉积装置是利用两电极板以及一射频来源，于一制备腔室内产生等离子体辅助式化学气相沉积反应，以于一基板上产生特定材料的成膜效果。 于等离子体辅助式化学气相沉积的制备中，影响成膜状况的因素非常多且相当复杂，而射频回流路径(RF return path)所带来的影响即为其中之一。一般来说，电流都是由源头流出，然后经过系统形成一个回路，再重新流回源头。此流回到源头的路径就叫做电流回流路径(current return path)。在射频能量传递上,射频电流会试图经由任何存在的路径或媒介以回到源头，而行经的路径即为所谓的射频回流路径。多数射频的电磁干扰都是由于信号的回流路径造成的，回流路径愈大，电磁干扰就愈严重。尤其对高频的交流信号而言，射频回流路径造成的电磁干扰现象会更为明显。请参考图I与图2。图I绘示了公知的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。图2绘示了公知的等离子体辅助式化学气相沉积装置的射频回流路径状况示意图。如图I所示，公知的等离子体辅助式化学气相沉积装置10包括一制备腔室11、一上电极12、一下电极13以及一射频馈入装置14。制备腔室11包括一上壁11T、一侧壁IlS以及一下壁11B。上电极12与下电极13是相对设置于制备腔室11内。射频馈入装置14与上电极12相连结，用以产生一等离子体辅助式化学气相沉积反应16，以将一薄膜材料17沉积于一设置于下电极13上的基板15上。于等离子体辅助式化学气相沉积装置10中，射频讯号是由上电极12往下电极13的方向传送。因此，如图2所示，射频回流路径IOP即是先由上电极12到下电极13，然后再经由下电极13与制备腔室11接触的部分传递至制备腔室11，再依序经由制备腔室11的下壁11B、侧壁11S、上壁IlT等处流回至射频来源，也就是射频馈入装置14。因此，除了先前提到于高频操作下会突显射频回流路径所造成的影响外，当制备规模，也可说是制备基板的大小变大时，射频回流路径亦会伴随着变大，进而对成膜状况带来更多负面的影响，例如降低射频馈入功效，降低成膜稳定性以及均匀度等。所以，在应用于用来沉积大面积基板或高频操作的等离子体辅助式化学气相沉积装置中，如何去改善射频回流路径是为改善等离子体辅助式化学气相沉积成效的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体辅助式化学气相沉积装置，利用于下电极与制备腔室间设置连接装置来缩短射频回流路径以改善于进行大尺寸基板的沉积及高频操作下的等离子体辅助式化学气相沉积的制备状况。为实现上述目的，本发明提供的等离子体辅助式化学气相沉积装置，包括一制备腔室，该制备腔室包括一上壁；—上电极与一下电极，相对设置于该制备腔室内；一射频馈入装置，与该上电极相连结，用以于该制备腔室中产生一等离子体辅助式化学气相沉积反应，以将一薄膜材料沉积于一设置于该下电极上的基板上；以及至少一连接装置，设置于该制备腔室内，并与该下电极与该制备腔室的该上壁电性耦合。 所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，包括复数个连接装置，其中至少部分的该复数连接装置与该下电极以及该制备腔室的该上壁电性连结。所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该连接装置与该制备腔室的该上壁的一连结处于一水平方向与该上电极的相对应的一边缘的距离大于或等于3公分。本发明提供的等离子体辅助式化学气相沉积装置，还包括一制备腔室，该制备腔室包括一侧壁；—上电极与一下电极，相对设置于该制备腔室内；一射频馈入装置，与该上电极相连结，用以于该制备腔室中产生一等离子体辅助式化学气相沉积反应，以将一薄膜材料沉积于一设置于该下电极上的基板上；以及至少一连接装置，设置于该制备腔室内，并与该下电极与该制备腔室的该侧壁电性耦合。所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，包括复数个连接装置，其中至少部分的该复数连接装置与该下电极以及该制备腔室的该侧壁电性连结。所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该射频馈入装置所产生的一射频频率大于13. 56MHz o所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该射频馈入装置所产生的该射频频率介于13. 56MHz至IOOMHz之间。所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该薄膜材料包括非晶硅(amorphous silicon)、非晶娃错(amorphous silicon germanium)、氧化娃(siliconoxide)、氮化娃(silicon nitride)、微晶体娃(micro-crystal silicon)或微晶体娃锗(micro-crystal silicon germanium)。所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该下电极的面积大于I平方米(m2)。本发明利用于等离子体辅助式化学气相沉积装置的下电极与制备腔室之间设置连接装置，来缩短射频回流路径，改善接地的效能，进而降低射频回流路径于大面积及高射频频率的等离子体辅助式化学气相沉积时对于反应状况的负面影响。
图I绘示了公知的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。图2绘示了公知的等离子体辅助式化学气相沉积装置的射频回流路径状况示意图。
图3绘示了本发明的一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。图4绘示了本发明的一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积的射频回流路径状况示意图。图5绘示了本发明的又一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。图6绘示了本发明的另一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。图7绘示了本发明的另一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的射频回流路径状况示意图。图8绘示了本发明的更一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。
图9绘示了本发明的再一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。附图中主要组件符号说明10等离子体辅助式化学气相沉积装置；11制备腔室；IIT上壁；IIS侧壁；11B下壁；12上电极；13下电极；14射频馈入装置；15基板；16等离子体辅助式化学气相沉积反应；17薄膜材料；10P射频回流路径；20等离子体辅助式化学气相沉积装置；21制备腔室；21T上壁；21S侧壁；21B下壁；22上电极；23下电极；24射频馈入装置；25基板；26等离子体辅助式化学气相沉积反应；27薄膜材料；28连接装置；20P射频回流路径；30等离子体辅助式化学气相沉积装置；38连接装置；30P射频回流路径；38T连结处；D距离；40等离子体辅助式化学气相沉积装置；50等离子体辅助式化学气相沉积装置；60等离子体辅助式化学气相沉积装置。
具体实施例方式本发明的一较佳实施例提供一种等离子体辅助式化学气相沉积装置。上述等离子体辅助式化学气相沉积装置包括一制备腔室、一上电极、一下电极、一射频馈入装置以及至少一连接装置。制备腔室包括一上壁。上电极与下电极相对设置于制备腔室的内。射频馈入装置与上电极相连结，用以产生等离子体辅助式化学气相沉积反应，以将一薄膜材料沉积于一设置于下电极上的基板上。连接装置设置于制备腔室内，并与下电极及制备腔室的该上壁电性耦合。本发明的一较佳实施例提供一种等离子体辅助式化学气相沉积装置。上述等离子体辅助式化学气相沉积装置包括一制备腔室、一上电极、一下电极、一射频馈入装置以及至少一连接装置。制备腔室包括一侧壁。上电极与下电极相对设置于制备腔室的内。射频馈入装置与上电极相连结，用以产生等离子体辅助式化学气相沉积反应，以将一薄膜材料沉积于一设置于下电极上的基板上。连接装置设置于制备腔室内，并与下电极及制备腔室的该侧壁电性耦合。为能对发明有更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。
请参考图3与图4。图3绘示了本发明的一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。图4绘示了本发明的一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积的射频回流路径状况示意图。如图3所示，等离子体辅助式化学气相沉积装置20包括一制备腔室21、一上电极22、一下电极23、一射频馈入装置24以及至少一连接装置28。制备腔室21包括一上壁21T、 一侧壁21S以及一下壁21B。上电极22与下电极23是相对设置于制备腔室21内。射频馈入装置24与上电极22相连结，用以产生一等离子体辅助式化学气相沉积反应26,以将一薄膜材料27沉积于一设置于下电极23上的基板25上。在本发明中，薄膜材料 27 可包括非晶娃(amorphous silicon)、非晶娃错(amorphous silicon germanium)、氧化娃(silicon oxide)、氮化娃(silicon nitride)、微晶体娃(micro-crystal silicon)或微晶体娃锗(micro-crystal silicon germanium),但本发明并不以此为限。此外，由于本发明的等离子体辅助式化学气相沉积装置是应用于大面积及高射频频率操作的制备条件下。因此，在本发明中，下电极23的面积大体上大于I平方米(m2)，以利于承载大尺寸(例如面积大于I平方米)的基板25来进行等离子体辅助式化学气相沉积制备。而射频馈入装置24所产生的一射频频率大体上大于13. 56MHz，举例而言，射频馈入装置24所产生的该射频频率大体上可介于13. 56MHz至IOOMHz之间，但本发明并不以上述的基板大小及操作射频频率范围为限。此外，连接装置28设置于制备腔室21内，并与下电极23及制备腔室21电性耦合。值得注意的是，在本实施例中，连接装置28是与下电极23及制备腔室21的侧壁21S电性耦合。因此，如图4所示，在本实施例中，射频回流路径20P是由射频馈入装置24出发，依序经由上电极22、下电极23、连接装置28、制备腔室21的侧壁2IS以及制备腔室21的上壁21T，接回至射频馈入装置24。相较于公知的等离子体辅助式化学气相沉积装置，本实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置20的射频回流路径20P由于不需经过制备腔室21的下壁21B，因此可大幅地缩短射频回流路径20P，进而改善于大面积及高射频频率的等离子体辅助式化学气相沉积时射频回流路径20P对于反应状况的各种负面影响。请参考图5。图5绘示了本发明的又一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。如图5所示，在本实施例中，等离子体辅助式化学气相沉积装置40包括复数个连接装置28，且连接装置28与下电极23以及制备腔室21的侧壁21S电性连结。由本实施例复数个连接装置28的设计，可进一步确保射频回流路径能有效地缩小，以改善于大面积及高射频频率的等离子体辅助式化学气相沉积的制备效果。本实施例中的各组件及改善机制与上述实施例相同，在此并不再赘述。请参考图6与图7。图6绘示了本发明的另一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。图7绘示了本发明的另一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积的射频回流路径状况示意图。为简化说明，本实施例中的各个与上述实施例相同的组件以相同的标号进行标示以方便对照。如图6所示，等离子体辅助式化学气相沉积装置30包括一制备腔室21、一上电极22、一下电极23、一射频馈入装置24以及至少一连接装置38。制备腔室21包括一上壁21T、一侧壁21S以及一下壁21B。上电极22与下电极23相对设置于制备腔室21内。射频馈入装置24与上电极22相连结，用以产生一等离子体辅助式化学气相沉积反应26,以将一薄膜材料27沉积于一设置于下电极23上的基板25上。连接装置38设置于制备腔室内，并与下电极23及制备腔室21电性耦合。在本实施例中，连接装置38是与下电极23及制备腔室21的上壁21T电性耦合。此外，值得说明的是，在本实施例中，连接装置38与制备腔室21的上壁21T的一连结处38T于一水平方向Y与上电极22的相对应的一边缘的距离D大体上大于或等于3公分，或/且于连结装置38与上电极22之间设置适当的绝缘材料，以避免射频讯号回流时与上电极22间产生短路或干扰。如图7所示，在本实施例中，射频回流路径30P是由射频馈入装置24出发，依序经由上电极22、下电极23、连接装置38以及制备腔室21的上壁21T，接回至射频馈入装置24。相较于公知技术与上述本发明的较佳实施例，本实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置30的射频回流路径30P由于不需经过制备腔室21的下壁21B及侧壁21S，因此可更进一步地缩小射频回流路径30P，因此可改善于大面积及高射频频率的等离子体辅助式化学气相沉积时射频回流路径30P对于反应状况的各种负面影响。此外，由于各种等离子体辅助式化学气相沉积装置的细部配置有所差异，因此，在本发明中，可视机台结构及其它制备及设计考虑，选择使用如本实施例中连接装置38电性耦合下电极23与制备腔室21的上壁21T，或者选择使用前述实施例中连接装置28电性耦合下电极23与制备腔室21的侧壁21S的方式来缩短射频回流路径，以有效地改善等离子体辅助式化学气相沉积于大面积化及高频操作下的制备状况。同时，在本发明中，连接装置28/38可为一具有伸缩性质的装置，可 视制备与机台作动的需求改变其外型与长度。为了清楚说明本发明的等离子体辅助式化学气相沉积装置的改善功效，请参考表I，表I列出了有无使用本实施例中的连接装置38来电性耦合下电极23与制备腔室21的上壁21T对等离子体辅助式化学气相沉积的制备结果影响。此数据使用的基板为长I. 4米、宽I. I米的玻璃基板，且操作频率大体上为40MHz。如表I所示，当使用连接装置38后，不论是成膜速率或是成膜均匀性均有明显地改善。请参考图8与图9。图8绘示了本发明的更一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。图9绘示了本发明的再一较佳实施例的等离子体辅助式化学气相沉积装置的示意图。如图8所示，等离子体辅助式化学气相沉积装置50包括复数个连接装置38，且连接装置38与下电极23以及制备腔室21的上壁2IT电性连结。如图9所示，等离子体辅助式化学气相沉积装置60包括复数个连接装置28与复数个连接装置38，其中连接装置28是与下电极23以及制备腔室21的侧壁21S电性连结，而连接装置38是与下电极23以及制备腔室21的侧壁21T电性连结。以上两实施例皆是由增加连接装置28、38以加强下电极23与制备腔室21电性耦合的状况，来达到对等离子体辅助式化学气相沉积制备状况改善的目的。此二实施例中的各组件及改善机制与上述实施例相同，在此并不再赘述。综上所述，本发明是利用于等离子体辅助式化学气相沉积装置的下电极与制备腔室之间设置连接装置，由连接装置来电性耦合下电极与制备腔室的侧壁或上壁，使得射频回流路径得以大幅缩短，进而改善于大面积及高射频频率的等离子体辅助式化学气相沉积时对于反应状况的各种负面影响。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。表I
权利要求
1.一种等离子体辅助式化学气相沉积装置，包括 一制备腔室，该制备腔室包括一上壁； 一上电极与一下电极，相对设置于该制备腔室内； 一射频馈入装置，与该上电极相连结，用以于该制备腔室中产生一等离子体辅助式化学气相沉积反应，以将一薄膜材料沉积于一设置于该下电极上的基板上；以及 至少一连接装置，设置于该制备腔室内，并与该下电极与该制备腔室的该上壁电性耦合 O
2.根据权利要求I所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，包括复数个连接装置，其中至少部分的该复数连接装置与该下电极以及该制备腔室的该上壁电性连结。
3.根据权利要求I所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该连接装置与该制备腔室的该上壁的一连结处于一水平方向与该上电极的相对应的一边缘的距离大于或等于3公分。
4.根据权利要求I所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该射频馈入装置所产生的一射频频率大于13. 56MHz。
5.根据权利要求4所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该射频馈入装置所产生的该射频频率介于13. 56MHz至IOOMHz之间。
6.根据权利要求I所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该薄膜材料包括非晶硅、非晶硅锗、氧化硅、氮化硅、微晶体硅或微晶体硅锗。
7.根据权利要求I所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该下电极的面积大于I平方米。
8.一种等离子体辅助式化学气相沉积装置，包括 一制备腔室，该制备腔室包括一侧壁； 一上电极与一下电极，相对设置于该制备腔室内； 一射频馈入装置，与该上电极相连结，用以于该制备腔室中产生一等离子体辅助式化学气相沉积反应，以将一薄膜材料沉积于一设置于该下电极上的基板上；以及 至少一连接装置，设置于该制备腔室内，并与该下电极与该制备腔室的该侧壁电性耦口 o
9.根据权利要求8所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，包括复数个连接装置，其中至少部分的该复数连接装置与该下电极以及该制备腔室的该侧壁电性连结。
10.根据权利要求8所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该射频馈入装置所产生的一射频频率大于13. 56MHz。
11.根据权利要求10所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该射频馈入装置所产生的该射频频率介于13. 56MHz至IOOMHz之间。
12.根据权利要求8所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该薄膜材料包括非晶硅、非晶硅锗、氧化硅、氮化硅、微晶体硅或微晶体硅锗。
13.根据权利要求8所述的等离子体辅助式化学气相沉积装置，其中，该下电极的面积大于I平方米。
全文摘要
一种等离子体辅助式化学气相沉积装置，包括一制备腔室、一上电极、一下电极、一射频馈入装置以及至少一连接装置。上电极与下电极相对设置于制备腔室内。射频馈入装置与上电极相连结，用以产生等离子体辅助式化学气相沉积反应，以将一薄膜材料沉积于一设置于下电极上的基板上。连接装置设置于制备腔室内，并与下电极及制备腔室的一上壁或一侧壁电性耦合。
文档编号C23C16/44GK102747339SQ20111010515
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者李晓菁, 杨国玺, 游正义, 陈宣任 申请人:英属开曼群岛商精曜有限公司