PECVD工艺原理及操作课件.ppt
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1、PECVD工艺原理及操作,毛振乐2010.3.20,2,目录,基本原理工艺流程设备结构基本操作异常处理,3,基本原理,PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition 等离子 增强 化学 气相 沉积等离子体:气体在一定条件下受到高能激发,发生电离,部分外层电子脱离原子核,形成电子、正离子和中性粒子混合物组成的一种形态,这种形态就称为等离子态即第四态。,基本原理,5,工作原理 3SiH4+4NH3 Si3N4+12H2 利用低温等离子体作能量源,利用一定方式使硅片升温到预定的温度,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,在硅片表
2、面形成固态薄膜。PECVD方法区别于其它CVD方法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子,它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程,生成活性很高的各种化学基团,因而显著降低CVD薄膜沉积的温度范围,使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得以在低温下实现。,基本原理,6,其它方法的沉积温度:APCVD 常压CVD,700-1000 LPCVD 低压CVD,750,0.1mbar PECVD 300-450,0.1mbarPECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化(450)。因此带来的好处:节省能源,降低成本提高产能减
3、少了高温导致的硅片中少子寿命衰减其他优点:沉积速率快成膜质量好缺点:设备投资大、成本高,对气体的纯度要求高镀膜过程中产生的剧烈噪音、辐射、粉尘等对人体有害,基本原理,7,PECVD种类:,基本原理,间接式基片不接触激发电极(如2.45GHz微波激发等离子),8,基本原理,PECVD种类:,直接式基片位于电极上,直接接触等离子体(低频放电10-500kHz或高频13.56MHz),PECVD,直接法,间接法,管式PECVD系统,板式PECVD系统,微波法,直流法,Centrotherm、四十八所、七星华创,日本岛津,Roth&Rau,OTB,基本原理,10,PECVD 的作用在硅片表面沉积一层氮
4、化硅减反射膜,以增加入射在硅片上的光的透射,减少反射。氢原子搀杂在氮化硅中附加了氢的钝化作用。,基本原理,王松,11,工作原理_板P SiNA 系统采用的是一种间接微波等离子体增强化学气相沉积的方法沉积硅太阳能电池的氮化硅(SiN)减反射膜。它具有非常好的薄膜均匀性,而且具有大规模生产的能力。在PECVD工序中,等离子体中的H(氢)对硅表面的钝化和在烧结工序中SiN中的氢原子向硅内扩散,使H(氢)钝化了硅表面和体内的晶界,悬挂键等缺陷,使它们不再起复合中心的作用,减少了少数载流子的复合,提高了少数载流子的寿命,从而改善了硅片质量,提高了太阳能电池的效率。,基本原理,12,工作原理_管P Cen
5、trotherm PECVD 系统是一组利用平行板镀膜舟和低频等离子激发器的系列发生器。在低压和升温的情况下,等离子发生器直接在装在镀膜板中间的介质中间发生反应。所用的活性气体为硅烷SiH4和氨气NH3。可以改变硅烷对氨的比率,来得到不同的折射率。在沉积工艺中,伴有大量的氢原子和氢离子的产生,使得硅片的氢钝化性十分良好。,基本原理,13,1.processing started 工艺开始2.fill tube with N2 充氮3.loading boat(paddle in upper position)进舟(桨在高位)4.paddle moves downwards 桨降至低位5.mov
6、e out(paddle in lower position)桨在低位移出管外,镀膜工艺流程,14,镀膜工艺流程,6.evacuate tube and pressure test 管内抽真空并作压力测试7.plasma preclean and check with NH3 通过高频电源用氨气预清理和检查8.purge cycle 1 清洗管路19.leak test 测漏10.wait until all zones are on min temperature 恒温,15,镀膜工艺流程,11.ammonia plasma preclean 通过高频电源用氨气清理12.deposition
7、 镀膜13.end of deposition 结束镀膜14.evacuate tube and pressure test 抽真空及测试压力15.purge cycle 1 清洗管路1,16,镀膜工艺流程,16.fill tube with N2 充氮17.move in paddle lower position 桨在低位进入管内18.SLS moving to upper position SLS移到高位19.unloading boat 退舟20.end of process 结束工艺,管式PECVD系统,板式PECVD系统,设备结构,王松,18,设备结构,设备结构_板P,王松,19,
8、设备结构,设备结构_板P,王松,20,设备结构,设备结构_板P,设备结构,设备结构_板P,22,设备结构,设备结构_板P,温度,压力,冷却水,工艺名称,运行状态,时间,日期,账号,23,设备结构_管P,设备结构,24,设备结构 装载区炉体特气柜真空系统控制系统,设备结构,25,设备结构: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:软着陆系统,控制桨的上下
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- PECVD 工艺 原理 操作 课件

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