專利名稱：等離子體增強化學氣相沉積設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種等離子體增強化學氣相沉積設備。
背景技術：
等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝因其效率高、成膜質(zhì)量好和應用范圍廣等優(yōu)點而成為薄膜沉積技術的重要工藝。例如在液晶顯示器中，為了得到更好的薄膜晶體管特性，柵極絕緣層的沉積優(yōu)選使用等離子體增強化學氣相沉積工藝。薄膜晶體管特性具體包括開態(tài)電流I。n特性，關態(tài)電流I。ff特性，閾值電壓Vth以及載流子遷移率μ。已知影響薄膜晶體管特性的一個重要因素就是薄膜晶體管電容，薄膜晶體管電容越大，相應的1。 和i。ff也變大。柵極絕緣層的厚度是影響薄膜晶體管電容的主要因素。目前廣泛使用的等離子體增強化學氣相沉積工藝，其沉積所得柵極絕緣層厚度均勻性不夠良好，導致玻璃基板各部分的薄膜晶體管特性不同，這一問題在大尺寸的顯示屏中尤為突出。同時，為了滿足薄膜晶體管特性和電容的要求，設計需要按照薄膜晶體管特性最差、電容最大值來考慮，以防止由于均勻性不好而引發(fā)的不良，這使得設計過程中設計余量不足，在減小線寬、改進寬長比等方面受到很大限制。此外，柵極絕緣層的均勻性不好還將導致過孔刻蝕時周邊電路的過孔沒有刻穿或者過刻，從而導致信號加不到像素區(qū)以及過孔柵層腐蝕等不良。此類不良引起的良率降低需要通過改善柵極絕緣層薄膜均勻性來防止。已知實驗表明，通過降低沉積速率可以提高 SiNx或者S^2的均勻性，但是降低沉積速率會導致產(chǎn)能降低，不利于批量生產(chǎn)。

實用新型內(nèi)容為了克服上述的缺陷，本實用新型提供一種所制薄膜厚度均勻的等離子體增強化學氣相沉積設備。為達到上述目的，本實用新型是通過以下措施實現(xiàn)的等離子體增強化學氣相沉積設備包括腔體，所述腔體內(nèi)設有承載被沉積基板的下電極和包括氣體擴散器的上電極， 所述腔體內(nèi)設有絲網(wǎng)，所述絲網(wǎng)位于所述氣體擴散器的近下電極側(cè)。特別是，所述下電極和所述上電極間的距離為1400-1700mils。進一步，所述絲網(wǎng)邊緣設有網(wǎng)框，所述網(wǎng)框通過支架與腔體連接；所述絲網(wǎng)中部通過固定物與擴散器連接。進一步，所述絲網(wǎng)表面覆蓋有保護層。進一步，所述絲網(wǎng)網(wǎng)孔的密度為5. 5-15. 5ea/cm2，網(wǎng)孔的面積為0. 03 0. 09cm2。 特別是，所述氣體擴散器上設有氣流加速單元。特別是，還包括保持所述腔體內(nèi)氣壓穩(wěn)定的抽氣單元。進一步，所述抽氣單元為抽氣泵。本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備增加了電極間距，氣體由擴散器輸運至基板的過程中擴散的范圍增大，氣體濃度均勻性提高；絲網(wǎng)的設置令氣體濃度趨于一致，因到達基板處的反應氣體或反應物的濃度差小而得到厚度均勻性好的薄膜。設置氣流加速單元和抽氣單元可以增加腔體內(nèi)氣體的流速且保持腔體內(nèi)的壓強不變，從而減少粘滯流效應和熱對流對氣體均勻性的影響。本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備在成膜反應過程中同時增加了反應氣體流速和抽氣速率，從而保證腔體內(nèi)總的氣體壓力不變。因此沒有降低沉積速率，即提高質(zhì)量的同時保證了產(chǎn)能不受影響。

圖1為本實用新型優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本實用新型做詳細描述。等離子體增強化學氣相沉積是通過化合物氣體(一般為揮發(fā)性的化合物)與其他氣體進行化學反應生成固體薄膜的方法。工藝過程包括反應氣體輸運，氣相化學反應，初始產(chǎn)物擴散，初始產(chǎn)物吸附擴散，與基體異相反應，副產(chǎn)物解離脫附等過程。影響等離子體增強化學氣相沉積成膜均勻性的因素主要有三個方面氣體流量均勻性、電場均勻性和基板溫度均勻性。其中，氣體流量均勻性不好將直接導致基板上各部分的沉積速率不一致，從而成膜厚度不一致。影響氣體流量均勻性的三個因素是擴散，熱對流和粘滯流。如圖1所示，本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備在腔體1內(nèi)設有承載被沉積基板2的下電極3和包括氣體擴散器4的上電極，將下電極3和上電極間的距離由現(xiàn)有技術的300mils 600mils增大至1400_1700mils。通過增加電極間距來增大氣體由擴散器輸運至基板的過程中擴散的范圍，利用擴散范圍的增加來提高氣體濃度均勻性。為了進一步提高氣體濃度均勻性，在靠近氣體擴散器4的位置設置絲網(wǎng)5，絲網(wǎng)5 位于氣體擴散器4的近下電極3側(cè)?，F(xiàn)有擴散器擴散孔的密度為0. 07 0. 13ea/cm2,網(wǎng)孔面積為3. 84 6. 81cm2。而本實用新型絲網(wǎng)5網(wǎng)孔的密度為5. 5 15. 5ea/cm2,網(wǎng)孔面積為0. 03 0. 09cm2，其網(wǎng)孔密度顯著大于擴散器擴散孔的密度。氣體經(jīng)過擴散孔擴散之后， 將再經(jīng)過絲網(wǎng)5進一步擴散。經(jīng)過絲網(wǎng)5擴散之后，氣體的濃度趨于一致。到達基板2的反應氣體或反應物的濃度差別較小，從而令生成物薄膜厚度均勻。考慮到對絲網(wǎng)5硬度和化學穩(wěn)定性方面的要求，絲網(wǎng)5的材質(zhì)優(yōu)選使用Mo，在Mo 網(wǎng)絲表面覆蓋一層保護陶瓷。絲網(wǎng)5網(wǎng)孔均勻分布，周邊有網(wǎng)框，網(wǎng)框通過支架與腔體的腔壁連接。絲網(wǎng)中部通過針狀固定物6與擴散器連接，達到支撐和固定絲網(wǎng)的目的。熱對流是指熱氣與冷氣因分布不均而導致的氣體流動效應。成膜反應過程中基板的溫度較高，擴散孔的溫度較低，氣體從擴散孔出來，輸運到基板過程中會發(fā)生對流效應， 即熱氣上升、冷氣下降。為了抑制對流效應可以增加氣體的流速，由于氣體流動較快，經(jīng)過基板加熱的氣體被迅速抽走，同時有新的冷氣補充進來，這樣盡可能減小由于熱對流造成的氣體分布不均。粘滯流效應產(chǎn)生于腔中部分氣體在反應過程中及反應完成后向泵輸運過程中與基板、電極間發(fā)生的相對摩擦。粘滯流的出現(xiàn)使得氣體在基板表面的流速呈現(xiàn)不均勻分布。為減小粘滯流效應，需要將基板附近的粘滯流層厚度減小。本實用新型提出通過增加抽氣泵的抽氣速度、增大抽氣閥開啟的角度，使得反應完成的氣體和部分反應氣體被迅速抽走， 減少粘滯流效應。為了減小熱對流和粘滯流效應對氣體流量均勻性的影響，本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備中設置了氣流加速單元和抽氣單元7。此結(jié)構(gòu)增加了氣體流速且維持腔體內(nèi)氣壓不變，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的同時又沒降低沉積速率。氣流加速單元優(yōu)選設置在氣體擴散器上，能夠方便地實現(xiàn)氣體流速的增加。抽氣單元7優(yōu)選使用抽氣泵，對應氣體流速提高的程度來增大抽氣速度。優(yōu)選實施例一使用本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備沉積SiNx薄膜。 將需要沉積薄膜的玻璃基板送至設備腔體中，腔體內(nèi)上方為包括氣體擴散器的上電極，在擴散器下方設置具有細孔的絲網(wǎng)。沉積SiNx薄膜時，電極間距優(yōu)選增至1500mils ；SiH4氣體流量從 1200sccm 1600sccm 提升至 2400sccm 2800sccm，優(yōu)選值為 2600sccm ；NH3 氣體流量從4500 6500sccm提升至9000sccm 1 IOOOsccm,優(yōu)選值為lOOOOsccm ；N2氣體流量從 12000sccm 16000sccm 提升至 24000sccm 28000sccm，優(yōu)選值為 26000sccm。此時腔體內(nèi)壓強仍要求維持在IlOOmtorr 1500mtorr范圍內(nèi)，因此氣體流速加快1. 5 2. 5 倍。為了維持腔體氣壓不變，抽氣泵的抽氣速度也相應增加至現(xiàn)有技術的1.5 2.5倍。根據(jù)工藝要求，可以繼續(xù)進行低速的SiNx沉積，以保證薄膜晶體管特性。優(yōu)選實施例二 使用本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備沉積SiO2薄膜的參數(shù)為SiH4氣體流量從1500sccm 1800sccm提升至3000sccm !MOOsccm ；N2O氣體流量從 3800sccm 4200sccm 提升至 7600sccm 8000sccm, N2 氣體流量從 12000sccm 16000sccm提升至MOOOsccm ^OOOsccm。此時腔體內(nèi)壓強仍要求維持在IlOOmtorr 1500mtorr,因此氣體流速加快1. 5 2. 5倍。為了維持氣壓不變，抽氣泵的抽氣速度相應增加至現(xiàn)有技術的1. 5 2. 5倍。以上，僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求1.一種等離子體增強化學氣相沉積設備，包括腔體，所述腔體內(nèi)設有承載被淀積基板的下電極和包括氣體擴散器的上電極，其特征在于所述腔體內(nèi)設有絲網(wǎng)，所述絲網(wǎng)位于所述氣體擴散器的近下電極側(cè)。
2.根據(jù)權利要求1所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于所述下電極和所述上電極間的距離為1400-1700mils。
3.根據(jù)權利要求2所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于所述絲網(wǎng)邊緣設有網(wǎng)框，所述網(wǎng)框通過支架與腔體連接；所述絲網(wǎng)中部通過固定物與擴散器連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于所述絲網(wǎng)表面覆蓋有保護層。
5.根據(jù)權利要求2所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于所述絲網(wǎng)網(wǎng)孔的密度為5. 5-15. 5ea/cm2，網(wǎng)孔的面積為0. 03 0. 09cm2。
6.根據(jù)權利要求1所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于所述氣體擴散器上設有氣流加速單元。
7.根據(jù)權利要求1所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于還包括保持所述腔體內(nèi)氣壓穩(wěn)定的抽氣單元。
8.根據(jù)權利要求7所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于所述抽氣單元為抽氣泵。
9.根據(jù)權利要求1所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于所述絲網(wǎng)的網(wǎng)絲表面覆蓋一層保護陶瓷。
專利摘要本實用新型公開一種等離子體增強化學氣相沉積設備，為解決現(xiàn)有設備沉積薄膜的厚度均勻性不好的問題而設計。本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備包括腔體、承載被沉積基板的下電極、包括氣體擴散器的上電極、絲網(wǎng)、氣流加速單元和抽氣單元，所述腔體內(nèi)設有絲網(wǎng)，所述絲網(wǎng)位于所述氣體擴散器的近下電極側(cè)。本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備提高了氣體濃度均勻性，且減少了粘滯流效應和熱對流對氣體均勻性的影響。本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備在成膜反應過程中同時增加了反應氣體流速和抽氣速率，從而保證腔體內(nèi)總的氣體壓力不變。因此沒有降低沉積速率，即提高質(zhì)量的同時保證了產(chǎn)能不受影響。
文檔編號C23C16/455GK202246858SQ20112037659
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月27日 優(yōu)先權日2011年9月27日
發(fā)明者張金中 申請人:北京京東方光電科技有限公司