CVD工艺原理及设备介绍.ppt

一、PECVD在ARRAY中担当的角色,ARRAY工艺构成,二、PECVD基本原理及功能,1. CVD的介绍,一种利用化学反应方式,将反应物(气体)生成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉积技术. 如可生成: 导体: W(钨)等; 半导体:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等; 绝缘体(介电材质): SiO2, Si3N4等.,2.PECVD的介绍,为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).,PECVD基本原理及功能,3. PECVD制膜的优点及注意事项,优点： 均匀性和重复性好，可大面积成膜； 可在较低温度下成膜； 台阶覆盖优良； 薄膜成分和厚度易于控制； 适用范围广，设备简单，易于产业化,注意事项： 要求有较高的本底真空； 防止交叉污染； 原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易燃 性和毒性，应采取必要的防护措施。,PECVD基本原理及功能,RF Power :提供能量 真空度(与压力相关) 气体的种类和混合比 温度 Plasma的密度(通过Spacing来调节),4. PECVD 参数,PECVD基本原理及功能,5.PECVD 所做各层膜概要,PECVD基本原理及功能,6. 绝缘膜、有源膜成膜机理,SiNX绝缘膜：通过SiH4与NH3混合气体作为反应气体, 辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。,a-Si:H有源层膜：SiH4气体在反应室中通过辉光放电，经过一 系列初级、次级反应，生成包括离子、子活性团等较复杂的反应产物，最终生成a-Si:H薄膜沉积在衬底上，其中直接参与薄膜 生长的主要是一些中性产物SiHn（n为0 3）,PECVD基本原理及功能,7. 几种膜的性能要求,(1) a-Si:H 低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻率高,(2) a-SiNx:H i.作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率 高，固定电荷少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀 ii.作为钝化层，密度较高，针孔少,(3) n+ a-Si 具有较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。,三、PECVD设备,PECVD设备,真空状态的设备内部与外面的大气压间进行转换的Chamber,通过Cassette向Loadlock Ch.传送时,首先使用N2气使其由真空转变为大气压,传送结束后,使用Dry泵使其由大气压转变为真空,而且对沉积完成的热的Glass进行冷却,为减少P/T(Particle)的产生,在进行抽真空/Vent时使用Slow方式,1. Loadlock Chamber,基础真空:500mTorr以下 两个Loadlock Chamber公用一个Pump Loadlock Door是由两个气缸构成,完成两个方向的运动 升降台:由导轨和丝杠构成,通过直流步进电机进行驱动,PECVD设备,2、 ACLS,ACLS(Automatic Cassette Load Station)是主要放置Cassette的地方,4个Cassette Stage:A,B,C,D(向外从左向右) 层流净化罩(Laminar Flow Hood):Class 10 最大能力:24(目前20 Slot/Cassette) Light Curtain(红外线):防止设备自动进行时有人接近Stage 设备状态指示器 绿色:表示设备处于执行状态 白色:表示设备处于闲置状态 蓝色:表示设备处于等待状态 黄色:表示设备处于暂停或停止状态 红色:表示设备由于Alarm处于暂停或停止状态 Atm 机器手: ATM 机器手共有4个方向,即T,X,R,Z轴,其中X轴是通过 T,R轴组合来完成的,PECVD设备,3、Heat Chamber,在Heat Ch.中对Glass进行Preheating处理后传送到Process Chamber 基础真空:500mTorr以下 温度控制:最大可加热到400 由13个Shelf构成,并通过各Shelf对温度进行控制,Shelf电阻 14Ohms(1216),Shelf内部为铜,在外表面镀Ni Body为不锈钢,4、Process Chamber,PECVD设备,Process Chamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过程的所有工序,RPSC系统,PECVD设备,在成膜过程中,不仅会沉积到Glass上而且会沉积到Chamber的内壁,因此需对Chamber进行定期的Dry 清洗,否则会对沉积进行污染 PECVD P/Chamber内部清洗使用Dry Cleaning方式,把从外面形成的F- 通入Chamber内并通过F 与Chamber内的Film物质反应使其由固体变成气体,四、PROCESS CHAMBER内备件,PROCESS CHAMBER内备件,1.Diffuser,Floating Diffuser,Diffuser 使工艺气体和 RF 能量均匀地扩散进入process chamber。微粒 , 和电弧击穿都指示出diffuser需要被更换。,PROCESS CHAMBER内备件,Diffuser在玻璃表面上方均匀的散播工序气体.Diffuser由铝构成,上升到process chamber盖的diffuser用陶瓷固定架和RF绝缘体来隔离它和process chamber盖。(floating diffuser),Diffuser Backing Plate (Bottom View),Backing Plate,Lid frame,Lid Cart,Process Chamber要在必须的真空和温度环境下 打开Slit阀门 真空机械手end-effector把在Lift Pins上的玻璃放进process chamber以及缩回后放进transfer chamber slit阀关闭及密封 susceptor举起玻璃偏离lift pins而放之于diffuser下方 工艺气体和射频能量打开，产生等离子体通过diffuser到达process chamber. 想要的材料沉积在玻璃上 susceptor按需要上升或下降到达必要的电极距,PROCESS CHAMBER内备件,PROCESS CHAMBER内备件,Susceptors 会频繁替换。他们能持续多久是看每个系统的程序和清洗需求。 电弧击穿, 变色的斑点, 错误的操作。 温度也能部分反映出susceptor是否需要被更换,PROCESS CHAMBER内备件,所有程序中的陶瓷装置腔体和盖的 裂纹，扭曲，缺口或其他变形,陶瓷检查,PROCESS CHAMBER内备件,Lift pins 和pin plate是分开的部分,当玻璃降低至susceptor上时，pin plate完全缩回 ，lift pins凹陷在susceptor 表面内,由于lift pins的“golf-tee”形状，它不会通过susceptor掉落,清洗程序移除了在process chamber内substrate processing 过程中产生的颗粒和副产品 有规律的湿洗所有