专利名称：使用三个电极的蚀刻所导致的薄膜沉积方法
技术领域：
本发明是一种完全新颖的薄膜沉积方法，特别涉及一种使用三个电极的由蚀刻所导致的 薄膜沉积的技术。
背景技术：
太阳能是目前急需的一种能量来源，属高科技领域范围内。我们已经发明了一种可以使 用直流辉光放电的过程依靠蚀刻而镀膜的方式，其特点是镀膜材料的提供依赖于外界所提供 的气体，而镀膜材料的来源是事先已经镀在阴电极上的材料。如图1所示， 一个具有正电极 77和负电极88的双平行电极的直流辉光放电系统，所需镀膜的基板3被放置在接地的正电 极上，该基板具有导电性，或至少在其表面上镀有导电膜使基板的表层与正电极具有同样的 电势，在负电极表面事先镀有硅材料9。在镀膜时将具有蚀刻性的气体引入装有所述电极的 真空反应箱内(PECVD系统)。在负电极上施加足够强的负电压89,从而导致在两个电极之 间的区域31中的辉光放电，并使在负电极表面的硅材料被蚀刻剥离而成为气态，并扩散到基 板附近从而沉积到基板上形成硅薄膜8。这个镀膜方法的原理是由于直流辉光放电过程具有 十分强烈的非对称性，也就是说等离子体蚀刻的强度在负电极的表面上远远超过在正电极的 表面上，从而使得硅材料可以从负电极上可以转移到正电极上。虽然所提供的气体不含有薄 膜生长所需要的物质，但是在阴极上的物质被具有腐蚀性的等离子体不断剥落，而被源源提 供到基板附近，达到镀膜的效果。本发明是对上述的蚀刻导致的薄膜沉积方法进行的一个改 造。在现阶段，太阳能技术领域是一种绿色能源资源，是目前乃至未来的发展趋势。由于薄 膜生长的前期材料都是在生长区域附近而产生，而并不依赖外界提供的原材料，所以这种镀 膜过程对于外界提供气体的流速和分布都不敏感，从而克服了传统的PECVD过程中镀膜均匀 性严重依赖于所提供原材料气体的均匀性的困难。这个做法的优点除了可以达到非常大面积 的镀膜均匀性之外，同时使得所镀膜的性能可以得到调整。发明内容基于上述考虑，申请人拟订了本发明的首要目的本发明提供了一种新型的利用蚀刻过 程镀膜的方法。这种方式可以对所镀的薄膜的性能提供有效的控制，从而改进因此而产生的 薄膜器件的功能。本发明进一步目的是，提高用蚀刻方法镀膜的生长速率，并保证高速率沉积的薄膜具有良好的性能。为了达到上述发明目的，本发明采用一个由三个平行电极构成的镀膜系统，在这个系统 中产生镀膜前期材料的等离子区域与薄膜生长区域相分离，从而使生长的薄膜不直接受到等 离子体过程的影响。并且依据本发明的设计，等离子体辉光放电的强度可以大大的提高，从 而达到提高镀膜速率的目的，因为所使用的基板被放置于辉光放电区域之外，从而避免镀膜 表面被高能量离子不断冲击而造成的损坏。
下面结合附图和实施例对本发明做进一歩说明。图1是标准的利用蚀刻方法镀膜的双电极直流辉光放电系统图。图2显示利用蚀刻方法镀膜的三级辉光放电系统。图3显示第三级电势可变化的利用蚀刻方法镀膜的三级辉光放电系统。
具体实施方式
参照图2，本发明提供的镀膜装置，由放置于真空箱内的三个平行电极板构成，三个电 极板分别是负电极88，正电极77，和第三电极也就是基板电极3。其中正电极是由网状或带 有许多孔的金属板构成，这些孔76完全穿透电极板77，且具有足够高的密度，使得界于负 电极88和正电极77之间的气状物质可以比较自如的穿过正电极而达到第三电极3的表面。 在镀膜之前负电极面向正电极的一面已经镀有硅材料9，而正电极77上也可以有硅材料。在 镀膜过程中具有蚀刻性能的气体被引入真空室内，这类气体包括氢气，第七类元素的气体(氟 和氯等等，或它们的混合物)。室内的气压维持在大气压的1/2000到2/100之间，这时在负 电极上施加一个大约几百伏的负电压89使得正负电极之间31产生并维持等离子体状态，也 就是直流辉光放电。负电极上的硅层9被等离子体蚀刻而形成气状的硅基子，与两个平行电 极的直流辉光放电过程不同的是，我们且这些基子可以穿过正电极上的孔洞76而达到并沉积 在第三电极的表面，从而形成硅薄膜8。由于基板被放置于等离子体区域之外，所以等离子 体的强度可以被极大的提高，而不会使薄膜沉积表面受到高能量离子的轰击，而影响薄膜的 性能，也就是说在极强的等离子体激发下负电极上的硅薄膜可以被很快的蚀刻、剥离，从而 提供高密度的薄膜前期物质，而大大提高镀膜的速率。在图2中第三电极具有悬浮电势，也 就是说完全绝缘的材料同导电材料一样可以用做基板。图3显示了本发明的另一种实施方法，其工作原理与图2的系统相似，其区别是在孔状 正电极77和装有基板的第三电极3之间加上了一个可调的直流电压。在镀膜过程中，负电压 89被施加与负电极88之上，从而导致负电极与接地正电极之间的区域31形成等离子体，并使得蚀刻气体将镀在负电极上的硅材料9被蚀刻剥离而形成气态基子，其后这些硅基子穿过 正电极上的孔洞76，扩散向第三电极并沉积在第三电极也就是基板之上，形成硅薄膜8。该 薄膜的性质及生长速率可以通过对施加在基板上的可调电势83的调节而使其发生改变。由于 第三电极也就是基板的电势必须可以由外界施加的电压而得到控制，所以在这种实施过程中 所选用的基板必须具有足够的导电性，或至少其表面具有导电膜。本发明提出的使用三个电极的蚀刻所导致的薄膜沉积的技术手段，实用性强，经济效益 和社会效益都明显。
权利要求
1. 一个由蚀刻所导致薄膜沉积的方法，其特征在于使用一个具有三个平行电极的直流等离子体增强化学气相沉积系统(DC PECVD)，其三个电极分别为负电极、正电极和第三电极，使用该系统镀膜的方法由下列的步骤构成a)在负电极上形成在后面衬底上镀膜时所需要的材料；b)在前面所述第三个电极上放上一个基板，它可以与该电极具有相同的电势；c)在所述PECVD系统中，注入蚀刻性成分的气体，但不包括所需镀膜的原材料；d)在所述负电极和中电极之间，通过向负电极提供直流电力的方法，形成一个直流辉光放电过程，从而使得阴极上的材料被蚀刻剥离，然后透过中电极而达到放在第三电极上的基板上，并形成薄膜；e)所形成薄膜的性质可以通过调节基板的电势而得到改变。
2、 根据权利要求l所述的由蚀刻所导致薄膜沉积的方法，其特征在于使用的所述基板为镀有透明导电膜的玻璃片。
全文摘要
本发明公开了一种完全新颖的薄膜沉积的方法，特别是介绍一种使用三个电极的蚀刻所导致的薄膜沉积的技术手段。本发明是对蚀刻导致的薄膜沉积方法进行的一个改造。我们使用三个平行的电极，其中所加入的中间电极是带孔或网状的电极。这个做法的优点除了可以达到非常大面积的镀膜均匀性之外，同时使得所镀膜的性能可以得到调整，其具体做法就是在中部电极与基板之间施加不同直流电压，而改变所穿过离子的能量及浓度，从而改变或改善所生长薄膜的性能，薄膜沉积的速率也可得到极大提高。此方法实用性强，经济效益和社会效益都十分明显。
文档编号C23C16/50GK101235489SQ20071000257
公开日2008年8月6日 申请日期2007年1月29日 优先权日2007年1月29日
发明者李沅民, 昕 马 申请人:北京行者多媒体科技有限公司