氫化硅薄膜的制備裝置和制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體材料技術領域，涉及一種制備氫化硅薄膜的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]當前世界上最大的工業為電子工業，而半導體技術正是電子工業的基礎。其中，硅晶體材料獨占電子工業所消耗的半導體材料的95%。硅晶體材料包括氫化硅，氫化硅具體包括氫化非晶硅、氫化納米硅、氫化微晶硅、氫化多晶硅，上述材料都是兩相結構材料，它們的區別在于其晶態比和晶粒大小不同。因具有良好的光電特性，它們廣泛應用于太陽能電池、光敏傳感器、薄膜晶體管等光電領域。
[0003]目前，制備氫化娃薄膜的方法主要有兩種:⑴PECVD法(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposit1n，等離子體增強化學氣相沉積法)。該法制備氫化娃薄膜的沉積效率較高，所得到的薄膜應力較好，不易脫落，但其最大的缺點是所用的硅烷屬于高危氣體，而且成本較高；(2)射頻磁控濺射法。該法制備氫化硅薄膜所使用的原材料為硅靶材，安全性高，但其制備出的薄膜質量較差，容易脫落。因此，亟需一種低成本、安全性強且能夠有效提升薄膜沉積效率的氫化硅薄膜制備裝置和制備方法。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種氫化硅薄膜的制備裝置和制備方法，能夠降低風險，節約成本且有效提升薄膜沉積效率。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:氫化硅薄膜的制備裝置，包括反應室及與反應室相連接的抽真空系統，所述反應室的下方側壁上設有進氣口，進氣口與進氣系統相連接，所述進氣系統包括至少一個進氣支管，進氣支管上設置有控制閥；反應室內底部還設有電子束蒸發系統，
[0006]所述電子束蒸發系統包括高壓電源接口、燈絲電源接口、燈絲、聚焦單元、磁偏單元、坩禍及屏蔽罩，所述高壓電源接口分別與燈絲及地相連，所述燈絲與燈絲電源接口相連，燈絲、聚焦單元、磁偏單元及坩禍位于屏蔽罩內，所述磁偏單元包括永磁體和磁場線圈，燈絲加熱后發射的熱電子通過聚焦單元在磁偏單元的作用下入射到坩禍中，屏蔽罩上設有電子束引出窗，電子束引出窗的上方設有擋板，所述反應室側部設有用于支撐擋板的擋板支桿，反應室側壁上還分別設有與高壓電源接口及燈絲電源接口匹配的通孔；反應室內還設有輝光放電系統，所述輝光放電系統包括平行板電容，平行板電容包括上板和下板，上板和下板分別設有射頻電源接口，上板包括基片架和覆蓋在基片架頂部的蓋體，所述蓋體與基片架之間形成用于放置基片的基片槽，上板上方均勻設置有若干個加熱器，所述電子束引出窗引出電子的作用區域與基片槽的位置相匹配。
[0007]具體的，所述電子束蒸發系統為結構為e形電子槍結構的電子束蒸發系統。
[0008]進一步的，所述進氣支管上還設有氣體流量監控器。
[0009]優選的，還包括設置于進氣口與進氣支管之間的進氣主管，所述進氣主管均與各個進氣支管相連通。
[0010]具體的，所述抽真空系統包括高真空閥門、分子泵、第一機械泵、低真空閥門、第二機械泵及尾氣處理池，所述分子泵通過主管道與反應室底部相連接，主管道上設有高真空閥門，分子泵通過第一機械泵與尾氣處理池相連，主管道通過第二機械泵與尾氣處理池相連，所述主管道與第二機械泵之間連接有低真空閥門。
[0011]還包括設置于反應室外部的控制電路，所述控制電路分別與擋板、永磁體和磁場線圈相連。
[0012]本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是:氫化硅薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0013]A.將清洗干凈的基片放置于上述的氫化硅薄膜的制備裝置的基片槽中，封閉反應室，并利用抽真空系統對反應室進行抽真空操作，直至反應室的氣壓達到5*10_4Pa，同時開啟加熱器進行預熱；
[0014]B.反應室達到高真空狀態后，所述高真空狀態的范圍為5*10_4?5*10_5Pa，通過進氣系統通入反應氣體4和Ar，并使得反應室中的氣壓穩定到80?500Pa ；
[0015]C.開啟輝光放電系統，并以50?400W的功率電離反應氣體，清洗基片2?5min ；
[0016]D.開啟電子束蒸發系統，以4?1kV的電壓及20?160mA的電子束流轟擊放置于坩禍內的單晶硅材料，同時打開電子束引出窗上方的擋板；
[0017]E.待反應10?10min后，依次關閉各電子束蒸發系統、輝光放電系統及進氣系統，并冷卻反應室。
[0018]本發明的有益效果是:本發明能夠有效制備氫化硅薄膜，成本低廉，安全性強，大大提高提升沉積效率；利用該裝置及方法制備得到的氫化硅薄膜質量較好、平整度高、不易脫落。本發明適用于制備氫化硅薄膜。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的裝置結構示意圖；
[0020]圖2是本發明的裝置中的基片架的結構示意圖；
[0021]圖3是本發明的裝置中基片架的俯視圖；
[0022]圖4是本發明的裝置中基片架使用時的俯視圖；
[0023]圖5是本發明的方法流程圖；
[0024]其中，I為反應室，11為高壓電源，12為燈絲電源，13為燈絲，14為聚焦系統，15為永磁體，16為磁場線圈，17為屏蔽罩，18為擋板，181為擋板支桿，19坩禍，21為射頻電源，22為平行板電容，23為加熱器，25為基片，31為氣體流量監控器，32為控制閥，33為進氣支管，41為高真空閥門，42為分子泵，43為第一機械泵，44為低真空閥門，45為第二機械泵，46為尾氣處理池，47為主管道，51為蓋體，52為基片架，53為基片，54為基片槽。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖，詳細描述本發明的技術方案。
[0026]如圖1所示，本發明提供了一種新的氫化硅薄膜的制備裝置，包括反應室I及與反應室相連接的抽真空系統，所述反應室I的下方側壁上設有進氣口，進氣口與進氣系統相連接，所述進氣系統包括兩個進氣支管33，每個進氣支管33上設置有控制閥32。當需要進氣時，打開控制閥32，不需要進氣時關閉控制閥32即可。為了控制進氣量，進氣支管33上還設有氣體流量監控器31，氣體流量監控器31可以設置在控制閥32前端或后端。
[0027]反應室I內底部還設有電子束蒸發系統，所述電子束蒸發系統包括高壓電源接口、燈絲電源接口、燈絲13、聚焦單元14、磁偏單元、坩禍16及屏蔽罩17。在使用時，所述高壓電源接口分別與燈絲(陰極)及地(陽極)相連，高壓電源接口與高壓電源相連，高壓電源提供4kV到1kV連續可調電壓。燈絲電源接口與燈絲電源相連，燈絲電源接口還與燈絲13兩端相連，燈絲電源提供3V交流電。燈絲13、聚焦單元14、磁偏單元及坩禍19位于屏蔽罩17內，聚焦單元14位于燈絲13前方，聚焦單元可以采用金屬擋板，聚焦單元置于燈絲電子引出方向前端位置，其作用是調節由燈絲引出的較為發散的電子束流的聚集度。磁偏單元包括永磁體15和磁場線圈16，磁場線圈內的電線引出到反應室外部，永磁體的作用是使引出的電子束流偏轉，使電子束流作用到坩禍中的靶材中，磁場線圈的作用是調節電子束轟擊靶材的位置及掃描方式。燈絲13加熱后發射的熱電子通過聚焦單元14在磁偏單元的作用下入射到坩禍19中，屏蔽罩17上設有電子束引出窗，電子束引出窗的上方設有擋板18，所述反應室I側部設有用于支撐擋板18的擋板支桿181。反應室I側壁上還分別設有與高壓電源接口及燈絲電源接口匹配的通孔；
[0028]反應室I內還設有輝光放電系統，所述輝光放電系統包括平行板電容22，平行板電容22包括上板和下板，上板和下板分別設有射頻電源接口，在使用時，其射頻電源接口分別與射頻電源的兩端相連，如圖2至4所示，上板包括基片架52和覆蓋在基片架52頂部的蓋體51，所述蓋體51與基片架52之間形成用于放置基片53的基片槽54。將基片53放置在基片槽54中，然后將蓋體51蓋上即可固定基片。上板上方均勻設置有若干個加熱器23，加熱器數目為若干個，只要能夠保證使得基片架52均勻受熱即可，例如2個或3個皆可。所述電子束引出窗引出電子的作用區域與基片槽的位置相匹配，即在使用時基片所在位置為引出電子束作用區域。
[0029]本發明的裝置使用可聚焦的電子束，能夠局部加溫元素源，因為不加熱其他部分而會避免污染，有