[发明专利]在硅片表面制备二氧化硅和多晶硅薄膜的装置及制备方法

权利要求书

1.在硅片表面制备二氧化硅和多晶硅薄膜的装置，其特征在于：包括从前至后依次串联的进口预抽室、进口过渡室、至少一个氧化室、至少一个工艺室、回火室、冷却室、出口缓冲室、出口室，任意相邻的两个腔室之间的连接处均设有真空隔离插板阀，所述的进口预抽室前侧设有第一翻板阀，出口室的后侧设有第二翻板阀，所述的进口预抽室和出口室上均连接有真空泵，所述的进口过渡室、氧化室、工艺室、回火室、冷却室、出口缓冲室上均连接有涡轮分子泵，所述的氧化室上连接有低能氧离子源，工作室内设有至少一个硅靶和至少一个气态原位掺杂源，回火室内的前部设有红外加热源、后部设有波长为200-300nm的紫外激光回火系统。

2.根据权利要求1所述的在硅片表面制备二氧化硅和多晶硅薄膜的装置，其特征在于，所述的硅靶形态为平面靶、圆柱靶、圆筒形靶或者两端大中间小的狗骨形靶。

3.根据权利要求1所述的在硅片表面制备二氧化硅和多晶硅薄膜的装置，其特征在于，所述的气态掺杂源为成分为磷掺杂源或硼掺杂源。

4.采用权利要求1-3中任意一项所述的在硅片表面制备二氧化硅和多晶硅薄膜的装置制备二氧化硅和多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将硅片在石墨托盘上按行列式排布；

(2)开启第一翻板阀，载有硅片的石墨托盘先进入进口预抽室，在真空泵作用下将气压从常压降至1pa；

(3)打开进口预抽室和进口过渡室之间的真空隔离插板阀将载有硅片的石墨托盘送入进口过渡室，然后关闭进口预抽室和进口过渡室之间的真空隔离插板阀，在涡轮分子泵作用下，将气压降至10^-2pa；

(4)打开进口过渡室和氧化室之间的真空隔离插板阀将载有硅片的石墨托盘送入氧化室，在涡轮分子泵作用下继续减压至10^-4pa，同时，启动低能氧离子源，在硅片上形成一层SiO₂薄膜，厚度为0.5-3nm，低能氧离子参数为：氧离子体能量范围:20eV-50eV，低能氧等离子体工作压强2*10^-1pa-5*10^-2pa，射频频率13.56MHz,氧低能离子源宽度10-100cm，硅片传输速度1-10m/s，高密度二氧化硅薄膜生长速率10-50nm/s；

(5)打开氧化室和工艺室之间的真空隔离插板阀将载有硅片的石墨托盘送入工艺室，工艺室在涡轮分子泵作用下保持气压为10^-4pa，通入惰性气体作为溅射沉积非晶硅薄膜的工艺气体，惰性气体压强为范围1pa到10^-2pa，工艺室内通过硅靶和气态掺杂源进行物理气相沉积，其中，磁控溅射靶面到工件的距离为90-150mm，磁控溅射工艺温度为100-300℃，沉积的厚度为50nm-200nm；

(6)打开工艺室和回火室之间的真空隔离插板阀将载有硅片的石墨托盘送入回火室，回火室在涡轮分子泵作用下保持气压10^-1到10^-4pa范围，硅片在回火室内先经过红外加热保持温度为100-300℃，然后经过紫外激光加热回火使其晶化，紫外激光的波长为200-300nm，回火温度为850-900℃；

(7)打开回火室和冷却室之间的真空隔离插板阀将载有硅片的石墨托盘送入冷却室，冷却室在涡轮分子泵作用下保持气压为10^-1到10^-4pa范围，硅片在冷却室内冷却至300℃；

(8)打开冷却室和出口缓冲室之间的真空隔离插板阀将载有硅片的石墨托盘送入出口缓冲室，出口缓冲室在涡轮分子泵作用下逐渐升压至1到10^-2pa范围；

(9)打开出口缓冲室和出口室之间的真空隔离插板阀将载有硅片的石墨托盘送入出口室，在出口室的真空泵作用下逐渐升压至常压，最后开启第二翻板阀出料即可。