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PECVD镀膜技术简述 报告人 姚骞日期 2010 3 9 Outline PECVD技术分类PECVD技术简介PECVD技术比较小结 PECVD技术分类 直接法和间接法的区分 主要基于激发等离子体是否在腔室内还是在腔室外 如左图所示一般而言 氨气先于硅烷等离子化 而是否为直接或间接主要是指氨气电离的区域的差异 德国Centrotherm 国产48所 SevenStar 捷佳伟创 炉管式直接型 炉管式直接法PECVD通常的频率为40KHZ 沉积速率较慢 且对表面损伤严重 但是钝化效果较佳 尤其是体钝化效果最好 为减小对表面造成的损伤 采用脉冲式的间断低频场 在电学控制及沉积稳定性方面较佳 国产管式PECVD与Centrotherm之间的异同 从原理及镀膜方式上 前后二者没有实质性的差别 采用相同的原理和相同的方式进行氮化硅薄膜的沉积 主要的差异体现在三个方面 Centrotherm工艺控制灵活 安全 便捷 在工艺程序上可操作性更大 在温控 功率和气压控制方面 国产PECVD也存在着一定的差距 安全性能更好 稳定性好 在起始阶段 国产设备与Centrotherm没有太大的差别 但随着工艺运行的次数增加 其工艺稳定性差别明显 国产设备镀膜均匀性略差 自动控制系统更安全 便捷 管式PECVD最大的缺陷在于因使用石墨舟作为电极 而随着石墨舟使用次数的增加 导电性和导热性能均会大幅下滑 会导致镀膜品质变差 各种PECVD技术简述 Roth Rau 平板式微波间接型 OTB 直流间接型 直流法的沉积速率很高可达20nm s 远高于其他PECVD 主要原因在于其等离子体分成上游和下游两个腔体 在上游腔体气体压力很高 达到亚大气压 sub atmosphericpressure 时 离化率可达10 由于上下游存在气压差别 因此下游腔室的分解不会影响上游 电源是直流的 因此也会使得操作容易 更加关键的是 由于在下游气体腔室没有等离子体 因此没有对衬底的轰击 OTBPECVD另一个最大的优点在于其独特的三角等边等离子源分布 且镀膜面向上 具有极佳的镀膜均匀性 微波法通常的频率为2 45GHZ 频率很高 由于频率很高 等离子进入硅片表面较浅 钝化效果较差 尤其是体钝化效果很差 微波法对硅片表面的轰击较小 镀膜均匀性较好 沉积速率较快 约为1nm S 且较之于炉管式PECVD 耗气量较小 微波法温度难于控制 目前尚无明显改进 加之腔室内大量沉积氮化硅 导致腔室洁净度随着工艺运行而逐渐变差 膜质致密性较差 PECVD技术比较 整体来讲 各种PECVD技术主要的区别在于频率 电极及沉淀方式 尤以频率最为显著 主要的频率源有射频和微波源两种 频率越高 离子密度越大 频率增加时 电场强度降低 离子能量也下降 对靶材的轰击作用减弱 即频率越高 离子浓度越大 相应的离子能量越小 如左图所示 但同时频率越低晶界钝化效果显著 频率与饱和电流 因为目前所有PECVD技术通常的沉积温度均在350 450 之间 且温度均是可在大范围内可调控的参量 所以温度不具有比较意义 在相同沉积温度的条件下 对于低频 折射率n为2 3时 饱和电流较高 且与温度无关 对于高频 n 1 9时饱和电流较高 接近LF 但是n 2 3时较低 对于离域PECVD 2 45GHz n 2 3时 表现差异性较大 如左图所示 不同频率与退火 对于低频技术 退火会明显降低JoE 因此 在低频技术中退火成为表面钝化的一部分 而对于高频技术 退火对JoE的影响不显明 如右图所示 薄膜条件 400 沉积 60nm厚 小结 从工艺角度看 无论直接法还是间接法PECVD 最主要的影响因素电极方式 频率 直接影响镀膜后氮化硅薄膜的致密性和均匀性 以及对硅片表面的损伤和钝化效果的优劣 进而产生转换效率的差异 国产PECVD和同类型进口PECVD比较 在镀膜原理和实