PECVD的原理与分析

个人精品文档资料摘要：制工在大模成路术有非广的用按其成方法可分为两大类：物理气相沉积(PVD)和化学气沉积（）等离子PECVD）是最PECVD淀积的薄膜具有优良的电性能、良好的衬底附着性以及极佳台阶盖性于这优点其在大规集成电路电件MEMS等领域具有广泛的用本文简要介了PECVD艺的种类设结构及工艺理，备的，等离子增强型化学气相淀积（PECVD）设的基本结，总结这类设的常见故障及解决措。1PECVD的种类1.1射增强等离子体化学气淀积（RF-PECVD）等离子体化学气相淀积在低压化学气相淀积的同时辉光放电等离子对过程施加响，在衬底制备出多晶膜。这种方法是日本科尼卡公司在年提出的其等离子体产生方法多用射频法，故称为。其射电场采用种不同的耦方式，即电耦合和电容耦。1.2甚频等离子化学气相淀积（VHF-PECVD）采用RF-PECVD技术制备薄膜时，为了实低温淀积必须使用稀释的硅烷作为反应气，因此淀积速度有限。VHF-PECVD技术由于VHF激发的等离子体比常的射频产的等体电子度更低、密更大因而能够大幅度提高薄的积速率，实际应中获得了更广的用。1.3介层阻挡放电增强化学相淀积（DBD-PECVD）DBD-PECVD绝空平体又阻晕或放式辉空电晕高压正于硅。1.4微波电子回旋共离子体增强学相淀积（MWECR-PECVD）MWECR-PECVD是利用电在微和磁场中回旋振效应真空条形高活高密度等体进反应在形成优质薄膜技这子体是由电磁波激而产生，频率，通过改磁波光子量直接变体分解成粒量和生寿生表面处理机制产生影响，并从根本决生结构特性稳定[4]。欢迎大家下载学习

个人精品文档资料2PECVD设的基结构2.1PECVD工艺的基本原理PECVD技是在低气压下，利用低等离子体在工腔体的阴极上（即样品放置的托盘）产生辉光电，利用辉光放（或另加发热体）样品升温到预定的温度，然后通入适量工艺气体，这些体经一系列化学反和等离子体反应，最终在样品表面形成态薄膜。其工艺理示意图如图。在反应过程中，反应气体从气口进入炉腔逐渐扩散至样表面，在射频源激发的电场作用下，反应气体分成电子、子和活性团等。些解物发生化学反应生形成膜的初始成分副反应物，些生成物以学键的形式吸附到样品表面，生成固膜的晶核，核渐生长成岛状物岛状物继续生长成连续的薄膜在膜生长过程中，各种副产物从膜的表逐渐脱离，在真泵的作用下从出口排出。2.2PECVD设的基本结构PECVD设主由真空和压力控制系、积统、气体及流量控制系安全护系统、计算机控制等部组。其设备结构框图如图所示。欢迎大家下载学习

个人精品文档资料2.2.1真空和力控制系统真空和压力控制系统包括机械分子泵粗抽阀前级阀闸板阀真空计等。为了减少氮气氧气以及水蒸气对淀积艺的影响空系统一般采用泵和分子泵进行抽气干泵于抽低真空与常用的机械油泵相比可以避油泵中的油气进入真空室污染基片在干泵抽到一压力以下后打开闸板阀用分子泵抽高真空。分子泵的特点是抽体真空能力强，尤其是除水蒸汽的能力非强。淀积系统淀积系由频源水系、片热置组。是PECVD核心部分射频源的作用是使反气体离子化水冷系统主要为PECVD统的机械泵、罗茨泵、干泵、分子泵等提供冷却，当水温过泵要求温度，它发出报警信号冷却水的路采塑料管等绝缘材料不可用金管。基加热装置的作用使样品升温到工艺要求温度，除掉品上水蒸等杂，提高膜与样品的附着力。欢迎大家下载学习

个人精品文档资料2.2.3气体及量控制系统PECVD系的气源几乎都由气体钢瓶供气这些钢瓶被放在有许多安全保护置的气柜中，过气柜上的控制板、管道输送到PECVD的工艺腔体。在淀积反气体的多少会影响积的速率及其均匀等因此需要格控制气体量，通常采用质量量计来现精确控制。3常问题影响工主要因素3.1设常见问及处理施3.1.1无法起辉无法起原因和理措施：射频电故障，查射频电源功输出是正常。反应体进量小检查体流计是否正常，若正常则加进气量进行试验。腔体极板清洁度不够，用万用表量腔体上下极的对地电阻，正常值应在数十兆欧以，若异则清洁体极板。射频匹配电路故障，检查射频反射功是否在正常范围，若异常，则检查匹配电路中的电容和电感否损坏。真空度太差，检查腔体真空度否正常3.1.2辉光不稳电源电流不稳测量电源供电否稳定真空压力不稳定检查腔体真空统漏率是否正检查腔体进量是否正。电缆障检查电缆接触否良好。防水请访问纳防网3.1.3成膜质差欢迎大家下载学习

个人精品文档资料（1）样片表面清洁度差，检查样品表面是否清洁。（2）工艺腔体清洁度差，清洗工艺腔体。样品温度异常，检查温控系统是否正常，校准测温热电偶。膜淀积过程中压力异常，检查腔体真空系统漏率。射频功率设置不合理，检查射频电源，调整设置功率。3.1.4淀积速率低多防水请访纳米防水网射频输入功不合适调整射频率。样品温度异，检查却水流量温度是正常。（3）真空体压力低，整工艺体流量。3.1.5反腔体压力不稳定检查设备真空系统的波纹管是有裂纹。检查气体流量计是否正常。手动检查蝶阀开关是否正常。真空泵异常，用真空计测量真泵的抽速是否正常。3.2影响工的素影响PECVD工艺质量的素主要以下几方面：3.2.1极板间距和反室尺寸PECVD腔体极板间距的选择要虑两因素：（1）起辉电压：间距的选应使辉电压尽量，以低等离子电位，减少衬底的损伤。更多防请访问纳米水网欢迎大家下载学习

个人精品文档资料（2）极间距和腔体压：板间距较大时，对衬的损较小，但间距不宜过大否则加重电场的缘效影响淀的均匀性反应腔的尺可以增加生产率，但是也会对厚度的均性产影响。3.2.2射频电源的工作频率射频PECVD通采用频射电，率，等离子体中离子的轰击作用强淀的膜加密但对衬底的损伤也比较大高频积的薄膜其匀性明显好于频这因当频源频率较低时靠近极板边缘的电场较弱其淀积速度会低于板中心区域而率高时则边缘和中心区域的差别会变小。射频功率射频的功率越大离子的轰击量就越大有利淀积膜质量的改善因为功率的增加会增强气体中自由基的度使积速率随功率直线上升当功增加到一定程度，反应气体完全电离自由基达到饱和，淀积速率则趋于稳定。气压形成等离子体时，气压力过大，单位的反应气体增加，此速率增大，但同时气压过高，平均自由程减少不利淀积膜对台阶的盖。压低会影响薄膜的淀积机理，导致膜的致密度下降容易形成针状态缺；气压过高时，等离子体的聚合反应明增强，导致生长络规则度下降，缺也会增加。底温度衬底温度对薄膜质量的影响主于域态密度电迁移率及的光性能，底度的高利于膜面挂键补，薄膜缺陷密度下降。衬底温度对淀积速率的影响小对薄膜的质影很大度越淀积膜致密越，高温增了表反，了膜成分。4结语以上是PECVD设备遇问题的些体会，PECVD工是一门复杂的工艺要保证积薄膜的质量除了要保设备的稳定性外还须掌握和精通其工原理及响薄膜质量的各种素以便在出现故障能迅速分析出导致障的原因。外，对设备的日常护和养也非常重要。欢迎大家下载学习

个人精品文档资料参考文献：[1]陈建国，程宇航，吴一平，等.射频直流等离子体增强化学气