专利名称：一种等离子装置以及纳米晶硅薄膜的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体设计技术领域，尤其涉及一种等离子装置以及纳米晶硅薄膜 的制作方法。
背景技术：
在半导体制程中，等离子(plasma)受到广泛的应用，例如应用于清洁 (cleaning)、涂布(coating)、溅镀(sputtering)、等离子化学气相沉积(plasmaCVD)、 离子植入(ion implantation)、真空电弧(Vacuum Arc)、浸入式等离子离子植入(Plasma Immersion Ion Implantation, PHI)或是蚀亥Ij (etching)等。 其中，现有技术中通常利用等离子来形成半导体制程中的薄膜，所成膜出来 的产品可用于制造太阳电池用薄膜、液晶显示器等中所使用的薄膜晶体管(Thin-Film Transistor, TFT)数组等的各种半导体。图1为美国专利公告号US5952061所载的等离子装置的示意图。请参照图1，等 离子装置包括腔体1、承载基座10、电极板12、坩锅3、气体管路16。其中基板11放在 承载基座9上，坩锅3中填有硅合金8作为硅源。当直流电压源4施加一电压差于电极板 12以及坩锅3之间时，自气体管路16通入的中性气体(例如氩气、氦气、氖气、氪气 以及氙气)可作为产生等离子的媒介，而所施加的直流电流为一百安培到两百安培。此 时，坩锅3中的硅合金8因受热而产生硅蒸气散布于腔体1中。接着，腔体1中的硅原 子蒸气再慢慢地沉积基板11。如图1所示，承载基座9中具有一加热器10，承载基座9 上的基板11通过加热器10的加热而成长出硅薄膜。然而，在美国专利公告号US5952061所揭示的等离子装置中，在成长硅薄膜时 需将基板上加热至摄氏300度以上的高温，因此对于一些较不耐热的基板而言，例如可 挠式基板，并无法在其上形成硅薄膜。这样将使得太阳电池用薄膜、液晶显示器等中所 使用的薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)数组等的各种半导体的薄膜因受限于制程 而无法被顺利的制造在较不耐热的基板上。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种等离子装置，旨在解决现有技术提供的等离 子装置中，在成长硅薄膜时需将基板加热至较高的温度，使得各种半导体的薄膜因受限 于制程而无法被顺利的制造在较不耐热的基板上的问题。本发明实施例是这样实现的，一种等离子装置，其特征在于，所述装置包括腔体；位于所述腔体中的电弧电极组，所述电弧电极组包括一阳极以及一阴极，所述 阴极与阳极之间具有一电弧放电空间，且所述阴极与阳极在彼此相对的一端分别具有一 结晶硅靶材，所述结晶硅靶材的电阻率小于0.01欧姆 厘米；以及位于所述腔体中的承载基座，所述承载基座具有一承载面，且所述承载面面向所述电弧放电空间。进一步地，上述等离子装置还包括一载放于所述承载基座的所述承载面上的基 板，所述承载基座还包括一冷却系统，所述冷却系统掩埋于所述承载面中并强行冷却在 制程期间被加热的 所述基板；所述冷却系统进一步包括一冷却管路以及一冷却剂，所述承载基座的内部具有 一沟槽，所述冷却管路穿设于所述沟槽中，且所述冷却剂在所述冷却管路中流动并进行 循环。本发明实施例的另一目的在于提供一种纳米晶硅薄膜的制作方法，所述方法是 利用如上所述的等离子装置进行制作的，所述纳米结晶薄膜的制作方法包括提供一基板于所述承载基座的所述承载面上；调整所述腔体中的气体至操作压力；输入一电压差至所述阳极以及阴极之间；缩短所述阳极以及阴极之间的距离，以使所述阳极与阴极之间产生一稳定电弧
等离子；所述阳极的所述结晶硅靶材与所述阴极的所述结晶硅靶材通过所述稳定电弧等 离子而形成多个硅晶粒以及硅原子；以及所述多个硅晶粒以及硅原子沉积于所述基板上而形成一纳米晶硅薄膜。本发明实施例提供的等离子装置利用具有结晶硅靶材的电弧电极组，可以以较 简易的制程制作出高质量的纳米晶硅薄膜。另外，由于本发明实施例在承载基座设置冷 却系统，以强行冷却在制程期间被加热的基板，因此，本发明实施例提供的等离子装置 可以在不耐高温的基板上制作出纳米晶硅薄膜。
图1是现有技术提供的一种等离子装置的示意图；图2是本发明实施例提供的等离子装置的剖面示意图；图3是图2中电弧电极组运动轨迹的局部放大示意图；图4是本发明实施例提供的等离子装置中产生电弧放电时的状态示意图；图5是本发明实施例提供的等离子装置中基板的进料方式的局部放大示意图；图6是本发明实施例提供的纳米晶硅薄膜的制作方法；图7是本发明实施例提供的纳米晶硅薄膜的拉曼光谱图；图8是本发明实施例提供的纳米晶硅薄膜的穿透式电子显微镜图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供的等离子装置主要是提出一种新颖且简易的直接形成方式， 利用在一组电弧电极组的相对侧分别设置一具有结晶硅的硅靶材，当在电弧电极组中的 阴极与阳极之间施加适当电压时，并利用电弧使得结晶硅靶材中的硅结晶获得相当程度的能量，使硅结晶以及硅原子自结晶硅靶材中蒸发至气相中，同时让硅结晶以及硅原子 均勻混合，而在基板上形成高度分散、具有硅晶粒且光电特性优异的纳米晶硅薄膜。图2是本发明实施例提供的等离子装置的剖面示意图。请参照图2，此等离子装 置200包括腔体210、电弧电极组220以及承载基座(substrate holder) 230。其中，电弧电 极组220位于腔体210中，电弧电极组220包括对向设置的阳极240以及阴极250，其中阴 极250与阳极240之间具有一电弧放电空间S，且阴极250与阳极240在彼此相对的一端 分别具有一结晶硅靶材260，结晶硅靶材260的电阻率小于0.01欧姆 厘米(Ω · cm) 承载基座230位于腔体210中，承载基座230具有承载面232，且承载面232面向电弧放 电空间S。通过阴极250与阳极240之间的结晶硅靶材260可以以简易的制程制作出具 有光电特性优异的半导体薄膜。更详细而言，如图2所示，结晶硅靶材260是分别位于阴极250与阳极240相对 的一侧，在本实施例中，结晶硅靶材260具有单晶硅结构，通过在单晶硅结构中掺杂适 当浓度的掺质而适度地调整结晶硅靶材260的结构以及其电阻率。换言之，电阻率可以 通过提高掺质的掺杂浓度而降低。进一步而言，提高掺质的掺杂浓度有助于在阴极250 与阳极240之间生成电弧放电，换言之，当结晶硅靶材260的电阻率小于0.01欧姆·厘 米(Ω ·αη)时，可以充分地使得阴极250与阳极240在合适的电压范围内以及电极距离 时产生电弧放电。另一方面，在结晶硅靶材260中，掺杂浓度的上限并无特定的限制， 然而由于基于降低掺质对结晶硅靶材260中结晶性的破坏程度，掺质的掺杂浓度的上限 较佳地是使结晶硅靶材260的电阻率不小于等于0.005(Ω · cm),换言之，当结晶硅靶 材26 0的电阻率大于0.005 ( Ω · cm)时，可以充分维持结晶硅靶材260中的结晶性。换 言之，各结晶硅靶材260例如具有一单晶硅结构，且各单晶硅结构具有高浓度掺杂的掺 质(dopant)。在本实施例中，掺质在各单晶硅结构中的掺杂浓度的范围实质上为1019 1020atom/cm2。值得一提的是，设计者可依据欲形成半导体薄膜的产品需求，例如半导体薄 膜的结构为P型半导体、N型半导体或是具有P-N 二极管结构等，来选择掺质的材料。 举例而言，掺质的材料可以选自第三族元素，而结晶硅靶材260则为P型半导体靶材。 或者，掺质的材料也可是选自第五族元素，而结晶硅靶材260则为N型半导体靶材。当 然，掺质的材料还可以是包括了第三族元素以及第五族元素，且各结晶硅靶材260构成 本质型(intrinsic)半导体靶材，结晶硅靶材260中掺质的材料的选择端视产品需求而定， 本发明并不以此为限。图3是图2中电弧电极组运动轨迹的局部放大示意图。请参照图3，在实际的运 作机制上，电弧放电的形成方式例如可外接一可动式机构，且此可动式机构270与电弧 电极组220连接，其中可动式机构270是平行于阴极250与阳极240而设置的，且可动式 机构270例如是线性步进器。通过可动式机构270而使阳极240与阴极250产生相对位 移，例如阳极240的运动方式可以是随时间而迫近阴极250，而此相对位移可以是等速、 等加速度、等减速度或是以一特定函数进行运作。在具体应用时，在阳极240与阴极250 之间施加一直流电压之后，利用可动式机构270渐渐地缩短阳极240与阴极250之间的间 距，直到阳极240与阴极250之间产生电弧放电。如图3所示，在第一时间tl时，阳极 240与阴极250之间具有间距dl。接着，在第二时间t2，当阳极240与阴极250之间的距离迫近至间距d2时，阳极240与阴极250之间的电弧放电空间S中产生电弧放电，因 此阳极240与阴极250的运动轨迹如图3中的瞬时位置Pl以及瞬时位置P2所示。图4是本发明实施例提供的等离子装置中产生电弧放电时的状态示意图。请参 照图4，在等离子装置300中，当电弧放电产生时，电弧瞬间所产生的高热可将结晶硅靶 材260中固态的硅原子262或是硅晶粒转变成气态的硅原子262或是硅晶粒264，而在电 弧放电空间S中产生硅源等离子。接着，这些气态的硅原子262与硅晶粒264例如通过 浓度梯度效应而自具有高浓度硅源等离子的电弧放电区域扩散至基板上，再于基板上沉 积具有微晶结构的纳米晶硅薄膜。值得一提的是，发明者进一步发现，通过上述方法所 产生的同相的硅原子262与硅晶粒264，存在电弧放电空间S中气态的硅原子262与硅晶 粒264的浓度远高于腔体210内其它区域(例如基板表面)的气体浓度，因此这些同相的 硅原子262与硅晶粒264自电弧放电空间S往基板的沉积具有一定程度的流量，使得气态 的硅原子262与硅晶粒264在腔体210中产生如太阳风(solar wind)等现象，此处所谓太 阳风泛指腔体中高速带电粒子的气流。因此，本发明的等离子装置300并不需要额外反 应气体来生成等离子并从而产生硅晶粒264，因此本发明相较于现有技术较为简易。更进一步来说，设计者可依据产品所欲达成的光电特性，例如吸收光的波段， 来调整纳米晶硅薄膜中硅结晶的尺寸大小、硅结晶在非晶硅薄膜中的分散程度等。更具 体而言，纳米晶硅薄膜中硅晶粒264的设计尺寸纳米晶硅薄膜中硅晶粒264的尺寸可以进 一步通过调整电弧放电的能量、腔体210的背景压力(background pressure)、以及基板至 电弧中心的距离来加以控制。请继续参照图4，在本实施例中，在实际的制程中，基板302载放于承载基座 230的承载面232上。并且，在承载基座230中设置冷却系统310，其中此冷却系统310 掩埋于承载面232中并强行冷却在制程期间被加热的基板302，其中冷却系统310例如主 要是由冷却管路312以及冷却剂314所构成。详言之，如图4所示，承载基座230的内 部具有沟槽234，冷却管路312穿设于沟槽234中，且冷却剂314在冷却管路312中流动 并进行循环，以适时带走基板302上在制程期间所产生的热量。关于冷却系统310中的 冷却剂314并无特定的限制，主要根据所使用的基板302耐热程度而定，例如冷却剂314 可以是水或液态氮。如图4所示，放置于承载面232上的基板302可利用掩埋于承载面232中的冷却 系统310而被准确地控制制程温度，如此一来，基板302可以选用具有可挠性的塑料基 板302，如可挠式基板等，因此可利用上述的等离子装置300而于可挠式基板上形成如P 型半导体、N型半导体或是具有P-N 二极管结构的纳米晶硅薄膜。具体来说，当冷却剂 314使用水时，承载面232的温度可通过冷却系统310而在制程期间强行冷却，并使温度 维持在常温或是实质上大于等于摄氏0°C的范围。当然，当冷却剂314也可以使用液态 氮，使得承载面232的温度可通过冷却系统310而在制程期间强行冷却，并使温度维持实 质上小于摄氏0°C的范围，例如摄氏-10°C、或是绝对温度77K。 因此，气态中的硅原子262沉积在基板302上时则构成非晶硅的连续薄膜，而气 态中的硅晶粒264沉积在基板302上时则分散在非晶硅连续薄膜之中，从而构成连续相为 非晶硅而分散相为具微晶结构的硅晶粒264的纳米晶硅薄膜。在本实施例中，具微晶结 构的硅晶粒264的尺寸分布例如是实质上100纳米至5微米，关于纳米晶硅薄膜的结构将详述于后。请参照图4，在一些特殊的应用层面中，本发明的等离子装置300也可以进一步 包括气体管路330，设置于腔体210的室壁212上，其中通过气体管路330的掺杂气体源 可以是二硼烷(dibomne)等含有三族元素的化合物或是磷化氢(phosphine)等含有五族元 素的化合物。如此一来，使用者也可以在连续制程中，通过调整通入气体的流量、种类 来调整纳米晶硅薄膜中掺质的浓度与种类，更进一步来说，在实际的应用上，使用者可 以在不更换结晶硅靶材260的情况下，在一连续的批次中，通过调整通入气体的种类而 在一连续的纳米晶硅薄膜中沉积出同时具有P型半导体、N型半导体的纳米晶硅薄膜。此外，在具体应用时，基板的材质可以是玻璃基板或是如塑料基板等可挠式基 板。图5是本发明实施例提供的等离子装置中基板的进料方式的局部放大示意图，其中 图5中仅示出了承载基座、基板以及连续进料系统为代表说明，而省略了等离子装置中 可能存在的构件，以清楚说明。在实际的运用层面上，基于量产性的考虑，等离子装置 400可以进一步包括连续进料系统420与基板410连接，基板410通过连续进料系统420 而载放于承载基座230上。如此一来，可将纳米晶硅薄膜连续地沉积于基板410上，而 实现光电产品大面积化的可能性，并提高其应用层面。此外，本发明并不限定基板受镀 面的形状，举例来说，基板的受镀面的形状 可以是平面、球面或镜面。下文将以一种前述图4的等离子装置300为例，说明利用等离子装置300的纳米 晶硅薄膜的制作方法，但下述实施例并不用以限定本发明。图6是本发明实施例提供的纳米晶硅薄膜的制作方法，此纳米晶硅薄膜的制作 方法包括下列步骤。请同时参照图2与图6，首先，请参照步骤S10，提供基板302于承 载基座230的承载面232上。之后，请参照步骤S20，调整腔体210中的气体至操作压 力。之后，请参照步骤S30，输入一电压差V至阳极240以及阴极250之间。继之， 请参照步骤S40，缩短阳极240以及阴极250之间的距离，以使阳极240与阴极250之间 产生一稳定电弧等离子。值得一提的是，在此步骤中，通过稳定电弧等离子所形成的硅 晶粒264以及硅原子262处于高温状态。接着，请参照步骤S50，阳极240的结晶硅靶材 260与阴极250的结晶硅靶材260通过稳定电弧等离子而形成多个硅晶粒264以及硅原子 262。值得注意的是，在通过该稳定电弧等离子形成多个硅晶粒264以及硅原子262的 步骤之前，更可以进一步执行步骤S42。请参照步骤S42，承载基座230还可以进一步包 括冷却系统310，且冷却系统310掩埋于承载面232中，于冷却系统310通入冷却剂314， 以强行冷却在制程期间被加热的基板302，使得高温的该些硅晶粒264以及硅原子262冷 却地(quench)沉积于该基板302上。之后，请参照步骤S60，硅晶粒264以及硅原子262沉积于基板302上而形成 一纳米晶硅薄膜。在本实施例中，纳米晶硅薄膜包括一连续相的非晶硅层以及多个分散 于非晶硅中的单晶硅晶粒264，其中单晶硅晶粒264的尺寸实质上为100纳米至5微米之 间。此外，如前述，基板302也可以是可挠式基板，且基板302为连续进料，以于连续 进料的基板302上连续地沉积出纳米晶硅薄膜。以下将依据上述的等离子装置列举一代表性的实施例来说明本发明，但本发明并不限定于此。下述实施例是利用前述如图4所示的等离子装置300，并依照如图6所示的纳米 晶硅薄膜的制作方法来进行纳米晶硅薄膜的制作。以下实施例可一并参照图4与图6。
首先，将一软性基板302，如可挠式基板置入腔体210中。接着，利用真空帮浦 将腔体210抽至实质上操作压力为8X10-6 5X10-5的真空状态。之后，于承载基座 230的冷却管路312中通入如液态氮等冷却剂314，使得承载于承载基座230上的基板302 保持在低温环境，在本实施例中，基板302上的温度控制于绝对温度77K。然后，外接 一直流电源430至电弧电极组220中的阴极250及阳极240，并且于阴极250及阳极240 施加一直流电流实质上为20安培至30安培。接着，利用线性步进器使阳极240与阴极250彼此接近，直到在阴极250及阳极 240之间的电弧放电空间S中产生电弧放电。如此一来，电弧放电时所产生的高热蒸发 阳极240与阴极250上结晶硅靶材260中的硅原子262与硅晶粒264，产生硅源等离子而 沉积至基板302上。通过上述条件所形成的纳米晶硅薄膜中，其结晶比约为40% 70%，并且纳米 晶硅薄膜的结构可以视产品需求而进行调整，如P型半导体结构、N型半导体结构以及 P-N 二极管的半导体结构。因此，在产业的利用上，利用本发明的等离子装置300所制 成的纳米晶硅薄膜具有相当的潜力可以应用于薄膜晶体管领域与太阳能电池领域，相较 于非晶硅薄膜，纳米晶硅薄膜于长时间光照后具有较佳的稳定性与较高的电子迁移率， 因而具有优异的光电特性。特别的是，在一实施例中，等离子装置300可以直接在低温 的可挠式基板上形成具有微晶结构的纳米晶硅薄膜，例如塑料基板302。因此，大幅增广 了纳米晶硅薄膜在可挠式显示器以及可挠式太阳能电池上的应用。此外，相较于现有技术，利用本发明的等离子装置300来制作纳米晶硅薄膜 时，并无须对基板302来使沉积至基板302上的硅原子262产生结晶化，而是直接利用 电弧放电蒸发结晶硅靶材260上的硅原子262与硅晶粒264，直接在基板302上形成具有 微晶结构的纳米晶硅薄膜。此外，由于沉积在基板302上的薄膜中的硅原子262与硅晶 粒264的来源主要是来自于结晶硅靶材260，因此相较于需通入介质气体作为薄膜中硅原 子262来源的现有技术而言，本发明的等离子装置300可以不需利用通入含有硅元素的气 体，可以进一步节省成本。另一方面，本发明的等离子装置300所需的直流电流可以降 低至五十安培以下，并且无需要通入任何的媒介气体做为等离子点燃的来源，因此相较 于现有技术，本发明的等离子装置300具有简易且节省成本的效果。图7是本发明实施例提供的等离子装置所形成的纳米晶硅薄膜的拉曼光谱图 (Raman spectrum) 请参照图7，令膜中的结晶体积分率为Xe，其中结晶体积分率为Xc
满足下列关系式(1) [。。54] ⑴ 其中，Ic代表结晶相信号峰值强度积分，Ia代表非结晶相信号峰值强度积分。 如图7所示，膜中的不同区域具有不同的结晶体积分率为Xe，如纳米晶硅薄膜的第一区 域Al的结晶体积分率为Xcl实质上为67%，而纳米晶硅薄膜的第二区域A2的结晶体积分率Xc2实质上为54%。此外，图8是本发明实施例提供的等离子装置所形成的纳米晶硅薄膜的结构分 析图，其中图8的(a)、(b)与(c)分别为纳米晶硅薄膜的穿透式电子显微镜图。请先参 照图8的(a)与(b)，纳米晶硅薄膜的结构主要为一连续相中的非晶硅薄膜，并且在此非 晶硅薄膜中分散有球状的具有完全结晶结构(fully crystallized structure)的颗粒，如图8的 (a)与(b)中显示一球状的颗粒埋置于非晶硅的基质中。并且，请参照图8的(c)，这些 球状的具有完全结晶结构是以彼此分散的型态埋置于非晶硅薄膜中。综上所述，本发明的等离子装置以及本发明的纳米结晶硅薄膜的制作方法至少 具有以下优点的全部或一部份1.利用具有结晶硅靶材的一电弧电极组，可以以较简易的制程制作出高质量的 纳米晶硅薄膜。2.在一实施例中，于承载基座设置冷却系统，以强行冷却在制程期间被加热的 基板，如此，可以在不耐高温的基板上制作出纳米晶硅薄膜。3.本发明的纳米结晶硅薄膜中的硅原子与硅晶粒的来源主要是来自于结晶硅靶 材，因此在一些实施例中，可以不需额外通入含有硅元素的气体，进而节省成本。4.本发明的等离子装置所需的直流电流可以降低至五十安培以下，因此可以进 一步节省电力。5.在一些实施例中的等离子装置无需要通入任何的媒介气体做为等离子点燃的 来源，因此可以使得设备与制成简化，进而节省成本。 虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领 域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故 本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种等离子装置，其特征在于，所述装置包括腔体；位于所述腔体中的电弧电极组，所述电弧电极组包括一阳极以及一阴极，所述阴极 与阳极之间具有一电弧放电空间，且所述阴极与阳极在彼此相对的一端分别具有一结晶 硅靶材，所述结晶硅靶材的电阻率小于0.01欧姆 厘米；以及位于所述腔体中的承载基座，所述承载基座具有一承载面，且所述承载面面向所述 电弧放电空间。
2.如权利要求1所述的等离子装置，其特征在于，所述结晶硅靶材具有一单晶硅结 构，且所述单晶硅结构具有高浓度掺杂的掺质，所述掺质在所述单晶硅结构中的掺杂浓 度为 1019-1020atom/cm2。
3.如权利要求1所述的等离子装置，其特征在于，所述结晶硅靶材中具有高浓度掺杂 的掺质；当所述结晶硅靶材为P型半导体靶材时，所述掺质的材料选自第三族元素，当 所述结晶硅靶材为N型半导体靶材时，所述掺质的材料选自第五族元素；当所述结晶硅 靶材为本质型半导体靶材时，所述掺质的材料包括第三族元素以及第五族元素。
4.如权利要求1所述的等离子装置，其特征在于，所述结晶硅靶材的电阻率大于 0.005欧姆/厘米。
5.如权利要求1所述的等离子装置，其特征在于，所述装置还包括一与所述电弧电极 组连接的可动式机构，所述电弧电极组通过所述可动式机构而使所述阳极与阴极产生相 对位移。
6.如权利要求1所述的等离子装置，其特征在于，所述装置还包括一载放于所述承载 基座的所述承载面上的基板，所述承载基座还包括一冷却系统，所述冷却系统掩埋于所 述承载面中并强行冷却在制程期间被加热的所述基板；所述冷却系统进一步包括一冷却管路以及一冷却剂，所述承载基座的内部具有一 沟槽，所述冷却管路穿设于所述沟槽中，且所述冷却剂在所述冷却管路中流动并进行循 环。
7.如权利要求6所述的等离子装置，其特征在于，所述承载面的温度通过所述冷却系 统而在制程期间强行冷却至小于摄氏0°C ；所述冷却剂包括水或液态氮。
8.如权利要求6所述的等离子装置，其特征在于，所述基板为可挠式基板，所述基板 的受镀面为平面、球面或镜面；所述装置还包括一与所述基板连接的连续进料系统，所述基板通过所述连续进料系 统而载放于所述承载基座上。
9.如权利要求1所述的等离子装置，其特征在于，所述装置还包括一设置于所述腔体 的室壁上的气体管路，通过所述气体管路的掺杂气体源包括二硼烷或磷化氢。
10.—种纳米晶硅薄膜的制作方法，其特征在于，所述方法是利用如权利要求1所述 的等离子装置进行制作的，所述纳米结晶薄膜的制作方法包括提供一基板于所述承载基座的所述承载面上；调整所述腔体中的气体至操作压力；输入一电压差至所述阳极以及阴极之间；缩短所述阳极以及阴极之间的距离，以使所述阳极与阴极之间产生一稳定电弧等离子；所述阳极的所述结晶硅靶材与所述阴极的所述结晶硅靶材通过所述稳定电弧等离子 而形成多个硅晶粒以及硅原子；以及所述多个硅晶粒以及硅原子沉积于所述基板上而形成一纳米晶硅薄膜。
11.如权利要求10所述的纳米晶硅薄膜的制作方法，其特征在于，通过所述稳定电弧 等离子所形成的所述多个硅晶粒以及硅原子处于高温状态；所述承载基座还包括一冷却系统，所述冷却系统掩埋于所述承载面中，并且在通过 所述稳定电弧等离子而形成多个硅晶粒以及硅原子的步骤的前，于冷却系统通入一冷却 剂，以强行冷却在制程期间被加热的所述基板，使得高温的所述多个硅晶粒以及硅原子 冷却地沉积于所述基板上。
12.如权利要求10所述的纳米晶硅薄膜的制作方法，其特征在于，所述纳米晶硅薄膜 包括一连续相的非晶硅层以及多个分散于所述非晶硅层中的单晶硅晶粒，且所述多个单 晶硅晶粒的尺寸为100纳米至5微米之间。
13.如权利要求10所述的纳米晶硅薄膜的制作方法，其特征在于，所述基板为可挠式 基板，所述基板为连续进料，以于连续进料的所述基板上连续地沉积出所述纳米晶硅薄 膜。
全文摘要
本发明适用于半导体设计技术领域，提供了一种等离子装置以及纳米晶硅薄膜的制作方法。其中装置包括腔体；位于所述腔体中的电弧电极组，所述电弧电极组包括一阳极以及一阴极，所述阴极与阳极之间具有一电弧放电空间，且所述阴极与阳极在彼此相对的一端分别具有一结晶硅靶材，所述结晶硅靶材的电阻率小于0.01欧姆·厘米；以及位于所述腔体中的承载基座，所述承载基座具有一承载面，且所述承载面面向所述电弧放电空间。由于利用了具有结晶硅靶材的电弧电极组，可以以较简易的制程制作出高质量的纳米晶硅薄膜。
文档编号C23C14/32GK102021514SQ200910190328
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者刘家麟, 廖子杰, 彭佳凌, 林宗颖, 莫启能, 蔡宗惠 申请人:中华映管股份有限公司, 深圳华映显示科技有限公司