PECVD原理和设备结构.ppt

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1、PECVD的原理及设备结构PECVD：PlasmaEnhanceChemicalVapourDeposition等离子增强化学气相沉积等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样的物质就会变成自由运动并由相互作用的电子、正离子和中性粒子组成混合物的一种形态，这种形态就称为等离子态即第四态.PECVD的原理工作原理：CentrothermPECVD系统是一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激发器的系列发生器。在低压和升温的情况下，等离子发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的活性气体为硅烷SiH4和氨N

2、H3。这些气体作用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅烷对氨气的比率，来得到不同的折射指数。在沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产生，使得晶片的氢钝化性十分良好。PECVD的原理技术原理：是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。PECVD的原理3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2↑Si3N4的认识:Si3N4膜的颜色随着它的厚度的变化而变化，其理想的厚度是75

3、—80nm之间，表面呈现的颜色是深蓝色，Si3N4膜的折射率在2.0—2.5之间为最佳。Si3N4的优点：优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能（厚度折射率匹配）低温工艺（有效降低成本）反应生成的H离子对硅片表面进行钝化.PECVD的原理及作用SINx薄膜氮化硅颜色与厚度的对照表颜色厚度（nm）颜色厚度（nm）颜色厚度（nm）硅本色0-20很淡蓝色100-110蓝色210-230褐色20-40硅本色110-120蓝绿色230-250黄褐色40-50淡黄色120-130浅绿色250-280红色55-73黄色130-150橙黄色2

4、80-300深蓝色73-77橙黄色150-180红色300-330蓝色77-93红色180-190淡蓝色93-100深红色190-210物理性质和化学性质：结构致密，硬度大能抵御碱、金属离子的侵蚀介电强度高耐湿性好PECVD的原理Si3N4膜的作用:减少光的反射:良好的折射率和厚度可以促进太阳光的吸收。防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。PECVD的原理均匀性分析管式PECVD系统由于其石墨舟中间镂空，因此利用了硅片作为电极的一部分，因此辉光放电的特性就与硅片表面的特性有了一定的关系，比如硅片表面织构化所生成的金子塔尖端的状态就

5、对等离子体放电产生影响，而目前硅片的电导率的不同也影响到等离子场的均匀性管式PECVD的气流是从石英管一端引入，这样也会造成工艺气体分布的不均匀PECVD设备结构晶片装载区炉体特气柜真空系统控制系统PECVD设备结构示意图晶片装载区：桨、LIFT、抽风系统、SLS系统。桨：由碳化硅材料制成，具有耐高温、防变形等性能。作用是将石墨舟放入或取出石英管。LIFT：机械臂系统，使舟在机械臂作用下在小车、桨、储存区之间互相移动。抽风系统：位于晶片装载区上方，初步的冷却石墨舟和一定程度的过滤残余气体SLS系统：软着落系统，控制桨的上下，移

6、动范围在2—3厘米PECVD设备结构炉体：石英管、加热系统、冷却系统石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜的作业区域，耐高温、防反应。加热系统：位于石英管外，有五个温区。PECVD设备结构PECVD设备结构冷却系统：是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属外壳，四进四出并有一个主管道，可适量调节流量大小。冷却系统的优点:没有消耗净室空气不同管间无热干涉炉环境的温度没有被热空气所提升空气运动（通风装置）没有使房间污染噪音水平低冷却系统示意图特气柜：MFC气动阀MFC：气体流量计（NH3CF4SiH4O2N2）SiH41.8slmN

7、H310.8slmCF43.6slmO23slmN215slm气动阀：之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容易产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。PECVD设备结构真空系统真空泵：每一根石英管配置一组泵，包括主泵和辅助泵。蝶阀：可以根据要求控制阀门的开关的大小，来调节管内气压的PECVD设备结构控制系统CMI:是Centrotherm研发的一个控制系统，其中界面包括Jobs（界面）、System（系统）、Catalog（目录）、Setup（软件）、Alarms（报警）、Help（帮助）.Jobs:机器的工作状态。Syst

8、em:四根管子的工作状态，舟的状态以及手动操作机器臂的内容。Datalog:机器运行的每一步。PECVD设备结构PECVD设备结构Setup:舟的资料的更改，工艺内容的更改，使用权限的更改，LIFT位置的更改，CMS安区系统（安装的感应器将监控重要系统的运行情况，而一旦不受管