专利名称：等离子体增强化学气相沉积装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学气相沉积装置，尤其涉及一种用于制造薄膜太阳能电池的等 离子体增强化学气相沉积装置。
背景技术：
薄膜太阳能电池是在玻璃、金属或塑料等基板上沉积很薄(几微米至几十微米) 的光电材料形成的一种太阳能电池。薄膜太阳能电池弱光条件下仍可发电，其生产过程能 耗低，具备大幅度降低原料和制造成本的潜力，因此，市场对薄膜太阳能电池的需求正逐渐 增长，而薄膜太阳能电池技术更是成为近年来的研究热点，在公开号为CN1820358的中国 专利申请中就公开了一种薄膜太阳能电池的技术方案。现有技术中通常采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma EnhancedChemical Vapour Deposition, PECVD)方法沉积非晶硅薄膜或微晶硅薄膜。参考图1，示出了现有技术 PECVD装置一实施例的示意图。所述PECVD装置主要包括腔体103、上电极101、电源104 和下电极102，其中所述上电极101和下电极102位于腔体103内，所述上电极101与电源 104相连，所述下电极102接地，腔体103顶部设置有的进气口 117，反应气体通过所述进气 口 117进入腔体103。在以等离子体增强化学气相沉积方法沉积非晶硅薄膜或微晶硅薄膜的过程中，将 玻璃基板置于所述下电极102上，向腔体103中通入硅烷及氢气，电源104向上电极101通 入射频信号以产生辉光放电，从而在上电极101和下电极102之间形成等离子体，所述等离 子体中的电子与硅烷反应产生活性基，所述活性基扩散至玻璃基板，并吸附于所述玻璃基 板上，进而形成非晶硅或微晶硅薄膜。参考图2，示出了图1所示PECVD装置的等效电路图，包括串联于电源104和地端 113之间的等离子体等效电容器121。然而，由于射频信号输入点附近的射频功率密度过高，这会使硅烷二次电离，进而 导致粉尘的产生，此外，射频功率密度分布不均，容易造成成膜速度不均和微晶硅晶化率不 均等不良。为了克服上述缺点，现有技术中对PECVD装置进行了改进，参考图3，示出了现有 技术改进后的PECVD装置的结构示意图。所述PECVD装置主要包括腔体203 ；位于腔体 203外的电源204 ；位于腔体203内的上电极209、下电极202、气体扩散板组件206和陶瓷 层210，所述腔体203的顶部包括进气口 207，所述气体扩散板组件206、上电极209、陶瓷 层210依次位于所述进气口 207的下方，所述电源204通过射频信号输入装置208与上电 极209相连，所述射频信号输入装置208穿过气体扩散板组件206与上电极209相连，在上 电极209上形成射频信号输入点，具体地，所述上电极209为呈高斯球面分布的气体喷淋头 (shower head)，所述陶瓷层210悬挂于所述气体喷淋头的下方，不同位置的气体喷淋头与 陶瓷层210之间具有不同的距离d，具体地，位于中央位置处距离较大，位于周边位置处距 离较小。
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成膜时，在上电极209和下电极202之间形成等离子体。下面结合成膜过程中的 等效电路，说明图3所示PECVD装置解决射频信号的功率密度分布不均的原理。请一并参 考图4，图4示出了图3所示PECVD装置的等效电路示意图。所述等效电路包括电源204、 地端113、串联于电源204和地端113之间第一等效电容器110和第二等效电容器111，因 此第一等效电容器110可以起到分压的作用，具体地，第一等效电容器110为气体喷淋头和 陶瓷层210之间的等效电容，第二等效电容器111为反应腔内等离子体的等效电容。由于 电容与电极之间的距离呈反比，而不同的气体喷淋头与陶瓷层109之间具有不同的距离d， 因此位于中央位置的第一等效电容器110由于距离d较大，电容值较小，分压较大，从而减 小了中央区域等离子体的电压；而位于周边位置处的第一等效电容器距离d较小，电容值 较大，分压较小，从而解决了上电极中央区域等离子体的功率密度过高的问题。但是，发明人发现图3所示的PECVD装置虽然可以解决射频功率密度分布不均的 问题，但是还存在较多缺点，例如大片的陶瓷层的制造和安装成本较高，且由于陶瓷层位 于上电极和下电极之间，在成膜过程中直接与等离子体接触，所以在沉积过程中比较容易 破碎。
发明内容
本发明提供一种改良的等离子体增强化学气相沉积装置，以解决等离子体的功率 密度分布不均的问题。为解决上述问题，本发明提供一种等离子体增强化学气相沉积装置，包括腔体，包括位于其顶部的进气口，所述腔体连接于地端；电源，位于所述腔体外，用于产生激发等离子体的射频信号；气体扩散板组件，位于所述腔体内进气口下方，用于均勻从所述进气口进入所述 腔体的反应气体，所述气体扩散板组件至少包含一与所述腔体等电位的气体扩散板；上电极，位于所述腔体内所述气体扩散板组件的下方，所述上电极上设置有射频 信号输入点，所述电源通过所述射频信号输入点向所述上电极注入射频信号；下电极，位于所述腔体底部且接地，与所述上电极相对设置；所述上电极和所述下电极之间形成有等离子体等效电容器；所述上电极和所述气体扩散板之间形成有调节等效电容器，所述调节等效电容器 与所述等离子体等效电容器并联，所述调节等效电容器的电容与施加于所述上电极的射频 信号相匹配，用以调节在所述上电极与所述下电极之间的等离子体的均勻分布。较佳地，所述电源通过射频信号输入点向所述上电极注入射频信号时，在所述上 电极上所形成的射频信号注入区为第一区域，在所述上电极上所述第一区域以外的区域为 第二区域，与所述第一区域对应的调节等效电容器的单位面积的电容大于与所述第二区域 对应的调节等效电容器的单位面积的电容。较佳地，所述第一区域为以所述射频信号输入点为圆心，半径为10厘米的圆形区 域；所述第二区域为以所述射频信号输入点为圆心，半径为10厘米的圆形区域以外的区 域。较佳地，所述第二区域包括第一子区域与第二子区域，所述第一子区域是指以所 述射频信号输入点为圆心，半径为10厘米至30厘米的圆环形区域，所述第二子区域是指以所述射频信号输入点为圆心，半径为30厘米的圆形区域以外的区域，与所述第一子区域对 应的调节等效电容器的单位面积的电容大于与所述第二子区域对应的调节等效电容器的 单位面积的电容。较佳地，所述述上电极上设置有4个射频信号输入点，所述4个射频信号输入点以 上电极中心点为中心对称分布于所述上电极。较佳地，所述上电极为气体喷淋头，所述气体喷淋头朝向所述气体扩散板的面为 凸面，所述气体喷淋头朝向下电极的面为平面。较佳地，所述等离子体增强化学气相沉积装置还包括位于气体扩散板和上电极之 间的介质层，所述介质层包括第一电介质和第二电介质，所述第一电介质的介电常数大于 第二电介质的介电常数，所述第一电介质在所述第一区域内的面积比例大于其在所述第二 区域内的面积比例。较佳地，所述等离子体增强化学气相沉积装置还包括位于所述气体扩散板和上电 极之间的介质层，所述介质层包括第一电介质和第二电介质，所述第一电介质的介电常数 大于第二电介质的介电常数，第一电介质在第一区域内的面积比例大于其在第二区域的第 一子区域内的面积比例，第二区域的第二子区域只包括第二电介质。较佳地，所述上电极为气体喷淋头，所述气体喷淋头朝向气体扩散板的面为平面， 朝向下电极的面为凹面。较佳地，所述上电极为气体喷淋头，所述气体喷淋头朝向气体扩散板的面为平面， 朝向下电极的面也为平面。较佳地，所述第一电介质的介电常数大于或等于2. 5且小于或等于13，所述第二 电介质的介电常数大于或等于1且小于2. 5。较佳地，所述第一电介质包括陶瓷、氧化铝、氧化锆或氧化钇。较佳地，所述第二电介质包括真空。较佳地，所述第一电介质包括第一电介质片和第二电介质片，所述第一电介质片 的面积大于第二电介质片的面积，所述第一电介质片覆盖于第一区域，多片第二电介质片 均勻分散排布于第二区域的第一子区域。较佳地，所述第一电介质片和所述第二电介质片为圆形或方形。较佳地，所述第一电介质包括多个面积相同的电介质片，至少有3个所述电介质 片密排布于第一区域，多个所述电介质片分散排布于第二区域的第一子区域。较佳地，所述第一电介质片包括圆形或方形。较佳地，所述第一电介质为陶瓷、玻 璃、氧化铝、氧化锆或氧化钇中的一种或多种。较佳地，所述第二电介质为真空。较佳地，在所述气体扩散板组件中，与所述腔体等电位的气体扩散板为设置于所 述腔体的顶部的气体扩散板。与现有技术相比，本发明具有以下优点1.调节等效电容器与等离子体等效电容器并联，所述调节等效电容器的电容与施 加于上电极的射频信号相匹配，可以解决射频信号的功率密度分布不均的问题。2.通过调整上电极和气体扩散板之间的距离即可解决射频功率密度分布不均的 问题，无需设置介质层，从而降低了成本。
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3.介质层位于上电极上，由于上电极可以起到支撑所述介质层的作用，所以介质 层可固定于上电极的上表面，而无需通过悬挂方式固定于上电极，装配起来更加容易；4.所述介质层位于上电极上，不会和高能量的等离子体直接接触，从而避免了等 离子体对介质层的轰击，提高了介质层的寿命，不会造成设备稼动时间低下的问题。
图1是现有技术PECVD装置一实施例的示意图；图2是图1所示PECVD装置的等效电路示意图；图3是现有技术PECVD装置另一实施例的示意图；图4是图3所示PECVD装置的等效电路示意图；图5是本发明等离子体增强化学气相沉积装置一实施方式的等效电路图；图6是本发明等离子体增强化学气相沉积装置第一实施例的示意图；图7是图6所示上电极射频输入点的示意图；图8是本发明等离子体增强化学气相沉积装置第二实施例的示意图；图9是图6所示介质层第二实施例的示意图；图10是图6所示介质层第三实施例的示意图；图11是图6所示介质层第四实施例的示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限 制。本发明提供一种等离子体增强化学气相沉积装置，包括腔体，包括位于其顶部的 进气口，所述腔体连接于地端；电源，位于腔体外，用于提供激发等离子体的射频信号；气 体扩散板组件，位于腔体内进气口下方，用于均勻从进气口进入腔体的反应气体，所述气体 扩散板组件至少包含一与所述腔体等电位的气体扩散板；上电极，位于腔体内气体扩散板 组件的下方，所述上电极上设置有射频信号输入点，所述电源通过所述射频信号输入点向 上电极加载射频信号；下电极，位于腔体底部且接地，与上电极相配合，形成位于上电极和 下电极之间的等离子体；所述上电极和下电极之间形成有等离子体等效电容器；所述上电 极和气体扩散板之间形成有调节等效电容器，所述调节等效电容器与等离子体等效电容器 并联，所述调节等效电容器的电容与施加于上电极的射频信号相匹配，用以调节在所述上 电极与所述下电极之间的等离子体的均勻分布。下面结合等效电路示意图，描述本发明的设计原理，参考图5，示出了本发明等 离子体增强化学气相沉积装置一实施方式的等效电路图，所述等效电路包括连接于电源 304和地端313之间的等离子体等效电容器211和调节等效电容器213，所述调节等效电容 器213与等离子体等效电容器211并联，可以对通过等离子体等效电容器211的电流起到 分流作用，所述调节等效电容器213的电容与施加于上电极的射频信号相匹配，具体地，如果定义在所述上电极上所形成的射频信号注入区为第一区域，在所述上电极上所述第一区 域以外的区域为第二区域。由于第一区域中，施加于上电极的射频信号功率密度较大，则与 第一区域对应的调节等效电容器的单位面积的电容较大，也即；在第二区域中，施加于上电 极的射频信号功率密度较小，则与第二区域对应的调节电容器的单位面积的电容较小。从 而解决了第一区域和第二区域射频信号的功率密度分布不均的现象。其中所述的第一区域 对应的调节等效电容器的单位面积的电容是指所述第一区域对应的调节等效电容器的大 小与所述第一区域的面积的比值，具体地，所述第一区域的面积与所述对应的调节等效电 容器的大小均以国际单位进行计算。其中所述的第二区域对应的调节等效电容器的单位面 积的电容是指所述第二区域对应的调节等效电容器的大小与所述第二区域的面积的比值， 具体地，所述第二区域的面积与所述对应的调节等效电容器的大小均以国际单位进行计 笪弁。参考图6，示出了本发明等离子体增强化学气相沉积装置第一实施例的示意图。所 述等离子体增强化学气相沉积装置包括腔体303、电源304、上电极309、气体扩散板组件 306、介质层305和下电极302，其中，电源304，位于腔体303外，用于产生激发等离子体的
射频信号。气体扩散板组件306、介质层305、上电极309、下电极302均位于腔体303内，具体 地，腔体303包括位于其顶部的进气口 307，所述气体扩散板组件306、介质层305、上电极 309依次位于进气口 307的下方，其中，气体扩散板组件306，位于进气口 307的下方，用于均勻从进气口 307进入腔体 303的反应气体，实际应用中，为了更好的均勻反应气体，所述气体扩散板组件306可包括 多层气体扩散板，其中最靠近腔体303顶部的气体扩散板设置于腔体303的顶部且连接于 腔体303，所述气体扩散板与所述腔体303等电位，均连接于地端。上电极309上设置有射频信号输入点，电源304通过射频信号输入点向上电极309 加载射频信号，所述上电极309与接地的下电极302相配合产生等离子体。电源304通过 射频信号输入点向上电极309加载射频信号时，会在上电极309上形成射频信号注入区，所 述射频信号注入区的射频信号功率密度较大。在本实施例中，所述上电极309为呈高斯球面分布的气体喷淋头，具体地，所述气 体喷淋头朝向气体扩散板组件306的面为平面，朝向下电极302的面为凹面。本实施例中，所述等离子体增强化学气相沉积装置还包括位于气体扩散板组件 306和上电极309之间的介质层305，由于气体扩散板组件306包括一与腔体303相连的气 体扩散板，所述气体扩散板与下电极302均连接于地端，且上电极309和下电极302之间形 成等离子体等效电容器，所述气体扩散板、上电极309以及位于气体扩散板组件306和上电 极309之间的介质层305形成与等离子体等效电容器并联的调节等效电容器。以单个射频信号输入点为例，第一区域为以所述射频信号输入点为圆心，半径为 10厘米的圆形区域；第二区域为以所述射频信号输入点为圆心，半径为10厘米的圆形区域 以外的区域。由于第一区域包括射频信号输入点，因此第一区域的射频信号的功率密度大 于第二区域的射频信号的功率密度。相应地，所述介质层305包括第一电介质和第二电介质，所述第一电介质的介电 常数大于第二电介质的介电常数，第一电介质在第一区域内的面积比例大于其在第二区域
8内的面积比例。其中，所述第一电介质的介电常数大于或等于2. 5且小于或等于13，例如， 第一电介质为陶瓷、玻璃、氧化铝、氧化锆或氧化钇中的一种或多种。所述第一电介质片和 所述第二电介质片的形状可以为圆形或方形。本实施例中，所述介质层305包括处于真空环境中多个陶瓷片，所述陶瓷片(介电 常数为9)为第一电介质，所述真空(介电常数为1)为第二电介质，陶瓷片在第一区域内的 面积比例大于其在第二区域内的面积比例。由于电容与介电常数呈正比，相应地，位于第一区域的调节等效电容器的单位面 积的电容较大，大大减小了第一区域通过等离子体等效电容器的电流，而位于第二区域的 调节等效电容器的单位面积的电容较小，对第二区域通过等离子体等效电容器的电流分流 效果相对较小，从而均勻第一区域、第二区域的等离子体的功率密度。在其他实施例中，所述第二区域还包括第一子区域和第二子区域，其中第一子区 域是指以所述射频信号输入点为圆心，半径为10厘米至30厘米的圆环形区域，第二子区域 是指以所述射频信号输入点为圆心，半径为30厘米的圆形区域以外的区域。陶瓷片在第一 区域内的面积比例大于其在第二区域的第一子区域内的面积比例，所述第二区域的第二子 区域为真空。所以位于第一区域的调节等效电容器的单位面积的电容最大，位于第二区域的第 一子区域对应的调节等效电容器的单位面积的电容次之，位于第二区域的第二子区域对应 的调节等效电容器的单位面积的电容最小，从而实现了调节等效电容器通过分流均勻第一 区域、第二区域的第一子区域、第二区域的第二子区域射频信号的功率密度的作用。其中所 述的第一子区域对应的调节等效电容器的单位面积的电容是指所述第一子区域对应的调 节等效电容器的大小与所述第一子区域的面积的比值，具体地，所述第一子区域的面积与 所述对应的调节等效电容器的大小均以国际单位进行计算。其中所述的第二子区域对应的 调节等效电容器的单位面积的电容是指所述第二子区域对应的调节等效电容器的大小与 所述第二子区域的面积的比值，具体地，所述第二子区域的面积与所述对应的调节等效电 容器的大小均以国际单位进行计算。需要说明的是，所述等离子体增强化学气相沉积装置还可以采用多个射频输入点 的技术方案，参考图7，示出了图6所示上电极射频输入点的示意图，所述上电极上设置有 四个射频信号输入点A、B、C、D，电源通过所述四个射频信号输入点A、B、C、D向上电极提供 射频信号，所述射频信号输入点A、B、C、D以上极板中心点为中心对称分布于上电极。具体地，本实施例中，第一区域为以射频信号输入点A、B、C或D为圆心，半径为10 厘米的圆形区域；第二区域为以射频信号输入点A、B、C或D为圆心，半径为10厘米的圆形 区域以外的区域；较佳地，所述第二区域包括第一子区域和第二子区域，所述第一子区域是 指以射频信号输入点A、B、C或D为圆心，半径为10厘米 30厘米的圆环形区域，第二子区 域是指以射频信号输入点A、B、C或D为圆心，半径为30厘米的圆形区域以外的区域。具体地，所述介质层305包括处于真空环境中多个陶瓷片，所述陶瓷片的介电常 数为9，远大于真空的介电常数，所述陶瓷片为第一电介质，所述真空为第二电介质，陶瓷片 在第一区域内的面积比例大于其在第二区域的第一子区域内的面积比例，所述第二子区域 为真空。与单个射频信号输入点类似地，形成于第一区域、第二区域或第二区域的第一子区 域、第二区域的第二子区域的调节等效电容器通过分流方式，均勻第一区域、第二区域或者第二区域的第一子区域、第二区域的第二子区域的射频信号的功率密度。本实施例中，陶瓷片位于上电极上，由于上电极可以起到支撑陶瓷片的作用，所以 陶瓷片可固定于上电极的上表面，而无需通过悬挂方式固定于上电极，装配起来更加容易。此外，由于陶瓷片位于上电极上方，并不处于上电极和下电极之间的等离子体区， 所以所述陶瓷片不会和高能量的等离子体直接接触，从而避免了等离子体对陶瓷片的轰 击，提高了陶瓷片的寿命，不会造成设备稼动时间低下的问题。更进一步地，本发明中通过介质层来调整不同区域的调节等效电容器的电容，所 以上电极除采用呈高斯球面分布的气体喷淋头外，还可以采用呈平板分布的气体喷淋头， 即所述气体喷淋头朝向气体扩散板的面为平面，朝向下电极的面也为平面。由于呈高斯球 面分布的气体喷淋头具有一定的加工难度，所以采用平板分布的气体喷淋头可进一步降低 装配难度。参考图8，示出了本发明等离子体增强化学气相沉积装置第二实施例的示意图。 所述等离子体增强化学气相沉积装置包括腔体703、电源704、上电极709、气体扩散板组件 706、和下电极702，其中，腔体703包括位于其顶部的进气口 707，反应气体通过所述进气口 707进入腔体 703 ；电源704，位于腔体703外，用于提供射频信号。气体扩散板组件706，位于进气口 707的下方，用于均勻通过进气口 707进入腔体 703中的反应气体；实际应用中，为了更好的均勻反应气体，所述气体扩散板组件706可包 括多层气体扩散板，本实施例中，靠近腔体703顶部的气体扩散板与所述腔体703等电位， 均连接于地端。上电极709，位于腔体703内的气体扩散板组件706的下方，所述上电极709上设 置有射频信号输入点，所述电源704通过射频信号输入点向上电极709加载射频信号；上电 极709与位于腔体703底部且电连接于腔体703的下电极702相配合，形成等离子体。上电极709和下电极702之间形成等离子体等效电容器，由于所述下电极702和 设置于腔体703顶部的气体扩散板均连接于地端，上电极709和气体扩散板构成与等离子 体等效电容器并联的调节等效电容器。本实施例以单个射频信号输入点为例，并且所述射频信号输入点位于上电极709 的中心，相应地，以射频信号输入点为圆心，半径为10厘米的圆形区域为第一区域；以射频 信号输入点为圆心，半径为10厘米的圆形区域以外的区域为第二区域。由于射频信号输入 点位于第一区域，因此第一区域的射频信号功率密度大于第二区域的射频信号功率密度， 相应地，在PECVD沉积薄膜的过程中，第一区域的等离子体的功率密度大于第二区域等离 子体的功率密度。本实施例中，所述上电极709为气体喷淋头，所述气体喷淋头朝向气体扩散板组 件706的面为凸面，所述气体喷淋头朝向所述下电极702的面为平面。因为气体喷淋头朝 向气体扩散板组件706的面为凸面，因此在第一区域的气体喷淋头与气体扩散板的距离大 于第二区域的气体喷淋头与气体扩散板的距离，由于电容与距离成反比，所以由上电极709 和气体扩散板构成的第一区域的调节等效电容器单位面积的电容大于第二区域的调节等 效电容器单位面积的电容，相应地，第一区域的调节等效电容器分流效果较为明显，可以均
10勻第一区域、第二区域中等离子体的功率密度。与现有技术以及本发明第一实施例相比，本实施例中，无需设置陶瓷层，降低了成 本，使得安装更加容易，生产效率高。需要说明的是，在第一实施例和第二实施例中，由上电极和接地的气体扩散形成 的与等离子体等效电容器并联的调节等效电容器。但是本发明并不限制于此，还可以是腔 体内的其他器件之间形成与等离子体等效电容器器并联的调节等效电容器，本领域技术人 员可以根据上述实施例进行相应地变形、替换和修改。还需要说明的是，在第一实施例和第二实施例中，射频信号输入点位于上电极的 中央区域，但是本发明并不限制于此，射频信号输入点还可以位于上电极的周边区域，本领 域技术人员可以根据上述实施例进行相应地变形、替换和修改。本发明提供等离子体增强化学气相沉积装置的第一实施例中，所述介质层包括多 种变形，参考图9，示出了图6所示介质层第二实施例示意图，所述介质层405包括处于真空 环境中的氧化铝片，氧化铝的介电常数为8，远大于真空的介电常数。本实施例中，以多个射频信号输入点为例，具体地，第一区域为以射频信号输入点 A、B、C或D为圆心，半径为10厘米的圆形区域；第二区域为以射频信号输入点A、B、C或D 为圆心，半径为10厘米的圆形区域以外的区域，较佳地，所述第二区域包括第一子区域和 第二子区域，所述第一子区域是指以射频信号输入点A、B、C或D为圆心，半径为10厘米 30厘米的圆环形区域，第二子区域是指以射频信号输入点A、B、C或D为圆心，半径为30厘 米的圆形区域以外的区域。具体地，所述介质层405包括放置于真空环境的第一圆形氧化铝片401和多个第 二圆形氧化铝片403，所述第一圆形氧化铝片401的面积大于第二圆形氧化铝片403的面 积，所述第一圆形氧化铝片401覆盖于第一区域中，所述多个第二圆形氧化铝片403按照矩 阵方式均勻分散地排布于第二区域的第一子区域中；在第二区域的第二子区域中不包括第 一圆形氧化铝片401和第二圆形氧化铝片403，只有真空。第一圆形氧化铝片401的面积大于第二圆形氧化铝片403的面积，通过较为分散 地方式在第二区域的第一子区域中排布第二圆形氧化铝片403，可以使氧化铝在第一区域 内的面积比例大于其在第二区域的第一子区域内的面积比例，较佳地，第一圆形氧化铝片 401完全覆盖所述第一区域，可以使氧化铝在第一区域内的面积比例达到100%。上述实施例以圆形氧化铝片为例，但是本发明并不限制介质层的形状，所述介质 层还可以是方形氧化铝片(如图10所示的介质层501)。上述实施例中介质层包括不同面积的第一电介质，但是本发明并不限制于此，如 图11所示，在介质层第四实施例中，所述介质层包括位于真空环境的多个面积相同的圆形 氧化锆片601，所述氧化锆的介电常数为13，远大于真空的介电常数。本实施例中，以多个射频信号输入点为例，具体地，第一区域为以射频信号输入点 A、B、C或D为圆心，半径为10厘米的圆形区域；第二区域为以射频信号输入点A、B、C或D 为圆心，半径为10厘米的圆形区域以外的区域，较佳地，所述第二区域包括第一子区域和 第二子区域，所述第一子区域是指以射频信号输入点A、B、C或D为圆心，半径为10厘米 30厘米的圆环形区域，所述第二子区域是指以射频信号输入点A、B、C或D为圆心，半径为 30厘米的圆形区域以外的区域。
相应地，3个圆形氧化锆片601两两相切地密排布于第一区域，多个圆形氧化锆片 601按照矩阵方式均勻分散于第二区域的第一子区域，第二区域的第二子区域不包括圆形 氧化锆片601，只包括真空。本实施例中，3个圆形氧化锆片601两两相切地密排布于第一区域，而多个圆形氧 化锆片601是分散方式排布于第二区域，氧化锆在第一区域内的面积比例大于其在第二区 域的第一子区域内的面积比例。需要说明的是，在图11所示的实施例中，以3个圆形氧化锆片密排布于第一区域 的实施例为例，但是本发明并不限制于此，还可以是4个、5个及5个以上的圆形氧化锆片密 排布于第一区域，或者还可以是3个方形氧化锆片密排布于第一区域，使氧化锆的面积比 例大于其在第二区域的第一子区域内的面积比例。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术 人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应 当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
一种等离子体增强化学气相沉积装置，包括腔体，包括位于其顶部的进气口，所述腔体连接于地端；电源，位于所述腔体外，用于产生激发等离子体的射频信号；气体扩散板组件，位于所述腔体内进气口下方，用于均匀从所述进气口进入所述腔体的反应气体，所述气体扩散板组件至少包含一与所述腔体等电位的气体扩散板；上电极，位于所述腔体内所述气体扩散板组件的下方，所述上电极上设置有射频信号输入点，所述电源通过所述射频信号输入点向所述上电极注入射频信号；下电极，位于所述腔体底部且接地，与所述上电极相对设置；其特征在于，所述上电极和所述下电极之间形成有等离子体等效电容器；所述上电极和所述气体扩散板之间形成有调节等效电容器，所述调节等效电容器与所述等离子体等效电容器并联，所述调节等效电容器的电容与施加于所述上电极的射频信号相匹配，用以调节在所述上电极与所述下电极之间的等离子体的均匀分布。
2.如权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述电源通过 射频信号输入点向所述上电极注入射频信号时，在所述上电极上所形成的射频信号注入区 为第一区域，在所述上电极上所述第一区域以外的区域为第二区域，与所述第一区域对应 的调节等效电容器的单位面积的电容大于与所述第二区域对应的调节等效电容器的单位 面积的电容。
3.如权利要求2所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一区域 为以所述射频信号输入点为圆心，半径为10厘米的圆形区域；所述第二区域为以所述射频 信号输入点为圆心，半径为10厘米的圆形区域以外的区域。
4.如权利要求3所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述第二区域 包括第一子区域与第二子区域，所述第一子区域是指以所述射频信号输入点为圆心，半径 为10厘米至30厘米的圆环形区域；所述第二子区域是指以所述射频信号输入点为圆心，半 径为30厘米的圆形区域以外的区域，与所述第一子区域对应的调节等效电容器的单位面 积的电容大于与所述第二子区域对应的调节等效电容器的单位面积的电容。
5.如权利要求3或4任意一权利要求所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征 在于，所述述上电极上设置有4个射频信号输入点，所述4个射频信号输入点以上电极中心 点为中心对称分布于所述上电极。
6.如权利要求3或4所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述上电极 为气体喷淋头，所述气体喷淋头朝向所述气体扩散板的面为凸面，所述气体喷淋头朝向下 电极的面为平面。
7.如权利要求2所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述等离子体 增强化学气相沉积装置还包括位于气体扩散板和上电极之间的介质层，所述介质层包括第 一电介质和第二电介质，所述第一电介质的介电常数大于第二电介质的介电常数，所述第 一电介质在所述第一区域内的面积比例大于其在所述第二区域内的面积比例。
8.如权利要求4所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述等离子体 增强化学气相沉积装置还包括位于所述气体扩散板和上电极之间的介质层，所述介质层包 括第一电介质和第二电介质，所述第一电介质的介电常数大于第二电介质的介电常数，第一电介质在第一区域内的面积比例大于其在第二区域的第一子区域内的面积比例，第二区 域的第二子区域只包括第二电介质。
9.如权利要求7或8所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述上电极 为气体喷淋头，所述气体喷淋头朝向气体扩散板的面为平面，朝向下电极的面为凹面。
10.如权利要求7或8所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述上电 极为气体喷淋头，所述气体喷淋头朝向气体扩散板的面为平面，朝向下电极的面也为平面。
11.如权利要求7或8所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一 电介质的介电常数大于或等于2. 5且小于或等于13，所述第二电介质的介电常数大于或等 于1且小于2. 5。
12.如权利要求8所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一电 介质包括第一电介质片和第二电介质片，所述第一电介质片的面积大于第二电介质片的面 积，所述第一电介质片覆盖于第一区域，多片第二电介质片均勻分散排布于第二区域的第一子区域。
13.如权利要求12所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一电 介质片和所述第二电介质片为圆形或方形。
14.如权利要求8所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一电介 质包括多个面积相同的电介质片，至少有3个所述电介质片密排布于第一区域，多个所述 电介质片分散排布于第二区域的第一子区域。
15.如权利要求14所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一电 介质片的形状为圆形或方形。
16.如权利要求12 15中任意一权利要求所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其 特征在于，所述第一电介质为陶瓷、玻璃、氧化铝、氧化锆或氧化钇中的一种或多种。
17.如权利要求12 15中任意一权利要求所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其 特征在于，所述第二电介质为真空。
18.如权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，在所述气体扩 散板组件中，与所述腔体等电位的气体扩散板为设置于所述腔体的顶部的气体扩散板。
全文摘要
一种等离子体增强化学气相沉积装置，包括腔体，包括位于其顶部的进气口；电源，位于腔体外用于提供射频信号；气体扩散板组件，位于腔体内进气口下方且接地；上电极，位于腔体内气体扩散板组件的下方，上电极上设置有射频信号输入点，电源通过射频信号输入点向上电极加载射频信号；下电极，位于腔体底部且接地，与上电极相配合形成位于上电极和下电极之间的等离子体；上电极和下电极间形成等离子体等效电容器；上电极和气体扩散板之间形成调节等效电容器，调节等效电容器与等离子体等效电容器并联，调节等效电容器的电容区域分布与施加于上电极的射频信号的功率密度区域分布相匹配。本发明技术方案可降低成本、简化装配、提高寿命。
文档编号C23C16/505GK101974739SQ201010551488
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者刘传生, 杨飞云, 董家伟, 陈金元, 马哲国 申请人:理想能源设备有限公司