CVD工艺原理及设备介绍

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 RFPower 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 Hi 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LoadlockCh 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 LoadlockChamber 基础真空 500mTorr以下两个LoadlockChamber公用一个PumpLoadlockDoor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 AutomaticCassetteLoadStation 是主要放置Cassette的地方 4个CassetteStage A B C D 向外从左向右 层流净化罩 LaminarFlowHood Class10最大能力 24 目前20Slot Cassette LightCurtain 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 HeatChamber 在HeatCh 中对Glass进行Preheating处理后传送到ProcessChamber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 12 16 Shelf内部为铜 在外表面镀NiBody为不锈钢 4 ProcessChamber PECVD设备 ProcessChamber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PECVDP Chamber内部清洗使用DryCleaning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 PROCESSCHAMBER内备件 PROCESSCHAMBER内备件 1 Diffuser FloatingDiffuser Diffuser使工艺气体和RF能量均匀地扩散进入processchamber 微粒 和电弧击穿都指示出diffuser需要被更换 PROCESSCHAMBER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processchamber盖的diffuser用陶瓷固定架和RF绝缘体来隔离它和processchamber盖 floatingdiffuser DiffuserBackingPlate BottomView BackingPlate Lidframe LidCart ProcessChamber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LiftPins上的玻璃放进processchamber以及缩回后放进transferchamberslit阀关闭及密封susceptor举起玻璃偏离liftpins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processchamber 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 PROCESSCHAMBER内备件 PROCESSCHAMBER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 PROCESSCHAMBER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 PROCESSCHAMBER内备件 Liftpins和pinplate是分开的部分 当玻璃降低至susceptor上时 pinplate完全缩回 liftpins凹陷在susceptor表面内 由于liftpins的 golf tee 形状 它不会通过susceptor掉落 清洗程序移除了在processchamber内substrateprocessing过程中产生的颗粒和副产品有规律的湿洗所有内表面和