一種pecvd氣體噴淋頭、成膜腔室及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型平板顯示、晶體硅太陽能電池及半導(dǎo)體相關(guān)領(lǐng)域，尤其涉及該領(lǐng)域中的一種PECVD氣體噴淋頭、成膜腔室及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PECVD技術(shù)(等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積)是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，等離子體中充滿大量的被解離的化學(xué)活性很強(qiáng)的活性基團(tuán)，很容易被吸附在基片表面沉積出所期望的薄膜?，F(xiàn)在，PECVD技術(shù)廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體制造、平板制造和太陽能電池制造領(lǐng)域，主要用于沉積各種絕緣薄膜和半導(dǎo)體薄膜，包括:SiNx，S1x, SiNxOx和aSi等薄膜。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，各種覆膜基板面積日益增大，這是因?yàn)榇竺娣e覆膜不但可以滿足顯示終端的要求同時(shí)也可以降低制造成本，然而，覆膜面積越大，基板的覆膜膜厚均一性越難以保證，特別是對(duì)于AMOLED平板顯示而言，其覆膜的均一性要求更為嚴(yán)格，通常需要膜厚非均一性降低至5%以下。
[0003]另一方面，PECVD腔室在成膜過程中會(huì)在腔室內(nèi)壁形成共沉積，這些沉積的薄膜很可能會(huì)因?yàn)閼?yīng)力脫落而形成顆粒，影響成膜質(zhì)量，因此PECVD腔室在執(zhí)行多次沉積工藝后通常需要清潔以移除形成在腔室壁上的沉積殘余物。尤其對(duì)于AMOLED平板顯示而言，SP使很小的顆粒雜質(zhì)都會(huì)造成點(diǎn)缺陷或者線缺陷等產(chǎn)品不良現(xiàn)象。這種因?yàn)榉乐闺s質(zhì)顆粒的產(chǎn)生而需要對(duì)PECVD腔室進(jìn)行的定期清洗和對(duì)電極進(jìn)行的維護(hù)，會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)能產(chǎn)生一定影響。
[0004]為了在對(duì)PECVD腔室的清潔期間獲得更高的刻蝕速率，可以采用RPS(遠(yuǎn)程等離子體)方式來對(duì)腔體進(jìn)行清潔，通常清潔等離子體采用的是含氟活性基團(tuán)的等離子體。然而，從RPS源到沉積腔室的復(fù)雜傳送路徑會(huì)導(dǎo)致含氟活性基團(tuán)復(fù)合而使解離效率降低，造成清洗速度過慢。
[0005]因此，針對(duì)大面積覆膜基板，如何能夠改善其膜厚的均一性且保證較高的產(chǎn)能是工業(yè)上亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供了一種PECVD氣體噴淋頭、成膜腔室及工作方法，能夠改善大面積基板的膜厚均一性且提高產(chǎn)能。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種PECVD氣體噴淋頭，包括頂部、底部及位于所述頂部和底部之間的側(cè)壁，所述頂部和底部之間構(gòu)成氣體均勻分布腔，所述頂部包括:中心設(shè)置有工藝氣體、射頻電源信號(hào)及RPS等離子體通道的頂壁和位于所述頂壁下方的工藝氣體均勻分布層，所述工藝氣體通道與所述工藝氣體均勻分布層相連并在其中進(jìn)行第一次氣體均勻，然后再進(jìn)入所述氣體均勻分布腔內(nèi)進(jìn)行第二次氣體均勻，所述射頻電源信號(hào)直接饋入至所述頂壁內(nèi)，所述PRS等離子體通道直接與所述氣體均勻分布腔相連。
[0008]可選地，所述工藝氣體、射頻電源信號(hào)及RPS等離子體通道三者為位置互相獨(dú)立的通道。
[0009]可選地，所述射頻電源信號(hào)通道與所述工藝氣體通道二者互相嵌套，或者所述射頻電源信號(hào)通道及所述RPS等離子體通道二者互相嵌套。
[0010]可選地，所述工藝氣體、射頻電源信號(hào)及RPS等離子體通道三者互相嵌套。
[0011]可選地，所述工藝氣體均勻分布層的底部設(shè)置有多個(gè)出氣孔，所述工藝氣體均勻分布層的進(jìn)氣口至所述每個(gè)出氣孔的距離相等。
[0012]可選地，所述氣體均勻分布腔的底部設(shè)置有陶瓷介質(zhì)層，所述陶瓷介質(zhì)層上設(shè)置有多個(gè)通氣孔。
[0013]可選地，所述工藝氣體為由氫氣、硅烷、磷烷、硼烷、TMB、N2O,N2,H3,Ar中任意一種或幾種氣體組合形成的成膜氣體，或者為由NF3S SF 6形成的清潔氣體。
[0014]可選地，所述PRS等離子體為含氟活性基團(tuán)，由NF3S SF6氣體源供應(yīng)。
[0015]本發(fā)明還提供了一種PECVD成膜腔室，包括腔體、上電極、下電極，所述上電極為權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的PECVD氣體噴淋頭。
[0016]可選地，所述上電極的上表面與所述腔體頂壁內(nèi)表面的距離范圍小于等于3mm。
[0017]本發(fā)明還提供了一種PECVD工作方法，包括以下步驟:
在所述PECVD成膜腔室內(nèi)的成膜步驟:向所述工藝氣體通道內(nèi)通入成膜氣體，使所述成膜氣體進(jìn)入所述工藝氣體均勻分布層內(nèi)先進(jìn)行第一次氣體均勻，然后再進(jìn)入氣體均勻分布腔內(nèi)進(jìn)行第二次氣體均勻；
在所述PECVD成膜腔室的清洗步驟:所述RPS等離子體沿著所述RPS等離子體通道直接進(jìn)入所述氣體均勻分布腔內(nèi)。
[0018]可選地，在對(duì)所述PECVD成膜腔室進(jìn)行清洗步驟的同時(shí)，向所述工藝氣體通道內(nèi)通入~匕或者SF 6清潔氣體，使其進(jìn)入所述工藝氣體均勻分布層內(nèi)先進(jìn)行第一次氣體均勻，然后再進(jìn)入氣體均勻分布腔內(nèi)進(jìn)行第二次氣體均勻。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益的技術(shù)效果為:
1，將工藝氣體、射頻電源信號(hào)及RPS清潔氣體分別采用三個(gè)通道注入至氣體噴淋頭中，其中，工藝氣體先依次進(jìn)入工藝氣體均勻分布層和氣體均勻分布腔中進(jìn)行二次的氣體均勻分布，然后再到達(dá)等離子體放電區(qū)域，由此可以改善工藝氣體分布的均勻性，從而有利于獲得較好的膜厚均一性；而對(duì)均一性要求不高的RPS等離子體則只需在氣體均勻分布腔內(nèi)均勻，通過較短的路徑就到達(dá)等離子體放電區(qū)域，由此可以避免含氟活性基團(tuán)在管路中與分子氣體的復(fù)合及降低含氟活性基團(tuán)與管壁的碰撞幾率，提高含氟等離子體的工作效率，從而提高產(chǎn)能。這種同時(shí)能夠改善大面積基板的膜厚均一性和提高產(chǎn)能的技術(shù)效果，具有極高的商業(yè)價(jià)值。
[0020]2，在工藝氣體均勻分布層的底部設(shè)置有多個(gè)出氣孔，且使工藝氣體均勻分布層的進(jìn)氣口至每個(gè)出氣孔的距離相等，從而進(jìn)一步保證工藝氣體的均勻性和膜厚均一性。
[0021]3，在氣體噴淋頭內(nèi)設(shè)置的氣體均勾分布腔為一個(gè)封閉式金屬內(nèi)腔，腔內(nèi)電磁場(chǎng)強(qiáng)度為0，可以避免腔內(nèi)等離子體的產(chǎn)生，同時(shí)該氣體均勻分布腔也是氣體的緩沖腔，能夠提高氣體的均勻分布性。
[0022]4，本發(fā)明的PECVD腔室的上電極下表面設(shè)置有一層氧化鋁陶瓷介質(zhì)層，所述陶瓷介質(zhì)層上設(shè)置有多個(gè)通氣孔，一方面使得氣體在進(jìn)入等離子體放電區(qū)域時(shí)更加均勻，另一方面可以保護(hù)上電極，防止上電極在清洗過程中形成AlF3產(chǎn)生雜質(zhì)顆粒而影響成膜質(zhì)量。
[0023]5，本發(fā)明的PECVD腔室的上電極的上表面與腔體頂壁的內(nèi)表面的距離范圍小于等于3_，以防止產(chǎn)生寄生等離子體。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中PECVD成膜腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例中PECVD成膜腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中工藝氣體均勾分布層底部的不意圖。
[0027]圖4為本發(fā)明PECVD工作方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下將結(jié)合附圖所示的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029]圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施例中PECVD成膜腔室的結(jié)構(gòu)示意圖，所述PECVD成膜腔室包括了上電極10，下電極20，和腔體30。所述上電極10和射頻電源相連，并與下電極20之間形成等離子體放電區(qū)域40，該區(qū)域?yàn)镻ECVD成膜腔室的成膜區(qū)域，所述上電極的上表面11與腔體頂壁的內(nèi)表面31的間距范圍小于等于3mm，用以防止產(chǎn)生寄生等離子體。
[0030]所述上電極10還與氣體源相連，所述氣體源包括了工藝氣體或清潔氣體，用于向所述等離子體放電區(qū)域提供所需氣體，因此上電極10同時(shí)也是PECVD成膜腔室的氣體噴淋頭10。所述PECVD氣體噴淋頭10包括頂部100、底部200及位于頂部100和底部200之間的側(cè)壁300，所述頂部100和底部200之間構(gòu)成氣體均勻分布腔400，所述氣體均勻分布腔400為一個(gè)封閉式的金屬內(nèi)腔，腔內(nèi)電磁場(chǎng)強(qiáng)度為0，一方面避免腔內(nèi)等離子體的產(chǎn)生，另一方面也可作為氣體的緩沖腔，從而提高氣體在到達(dá)所述等離子體放電區(qū)域40的氣體均勻分布程度。
[0031]所述頂部100包括了頂壁110和位于頂壁110下方的工藝氣體均勻分布層120，所述頂壁I1的中心位置處分別設(shè)置有射頻電源信號(hào)通道111、工藝氣體通道112、及RPS等離子體通道113，所述工藝氣體經(jīng)過所述頂壁110進(jìn)入所述工藝氣體均勻分布層120內(nèi)進(jìn)行第一次氣體均勻，然后再進(jìn)入氣體均勻分布腔400內(nèi)進(jìn)行第二次氣體均勻。所述工藝氣體可以為由氫氣、娃燒、磷燒、硼燒、TMB、N20、N2、H3、Ar中任意一種或幾種氣體組合形成的成膜氣體