PECVD一般异常处理.doc

PECVD：等离子增强化学气相淀积，英文全称为 Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition 目录： 一、镀膜原理 二、管式PECVD镀膜的各工艺参数具体控制范围 三、PECVD膜的作用、简述膜的特性。 四、常见的异常情况 管P部分 平板部分 一、镀膜原理 所谓等离子体，是指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组成的一种形态，这种形态就称为等离子态。 等离子体在化学气相沉积中有如下作用： (1).将反应物中的气体分子激活成活性离子，降低反应所需的温度； (2).加速反应物在基片表面的扩散作用（表面迁移作用），提高成膜速度； (3).对于基体表面及膜层表面具有溅射清洗作用，溅射掉那些结合不牢的粒子，从而加强了形成的薄膜和基片的附着力； (4).由于反应物中的原子、分子、离子和电子之间的碰撞、散射作用，使形成的薄膜厚度均匀 间接等离子：等离子没有直接和硅片接触（ RothRau, 岛津 ） 直接等离子：等离子直接接触硅片( Centrotherm ) 间接等离子 直接等离子 等离子不直接接触硅片 等离子直接接触硅片，会对硅片表面造成轰击 等离子高能量密度 等离子低能量密度 高效的间接激活方式 point-of-use的激活方式 downstream丧失有活性的反应物 downstream短，反应物可以被激活 高频限制沉积区域 低频可以满足较大的沉积区域 存在混合和沉积的均匀性问题 混合和沉积降至最低的不均匀 硅片不会影响等离子的控制 硅片会影响等离子的控制，会造成色差等影响 没有等离子加热 等离子加热硅片，钝化效果会加强 只会由于机器本身产生色差片 除了机器本身，还有其他原因产生色差片 原理： 管式PECVD的原理就是通过脉冲射频激发受热的稀薄气体进行辉光放电形成等离子体，通过两片相对应的石墨片加相反的交变电压使等离子在极板间加速撞击气体，运动到硅片表面完成镀膜过程。 影响镀膜效果主要的机器本身工艺参数有： (1).镀膜工艺时候真空压力 (2).镀膜工艺温度 (3).镀膜工艺 气体流量比 (4).镀膜工艺 和 总气体流量 (5).射频功率以及脉冲开关时间 (6).等离子体的沉积方向 由于管式PECVD是直接镀膜过程，镀膜效果会受到很多外界因素的干扰，并且这些干扰对膜的质量产生很严重的影响； (1).石墨舟本身的使用状况 (2).硅片表面形貌的差异 二、管式PECVD镀膜的各工艺参数具体控制范围 1.镀膜工艺时候真空压力 真空压力对镀膜速率而言很重要，是成膜较为关键的因素，目前在尚德镀膜工艺保持稳定的情况下，管式PECVD的真空压力为； 156多晶：1700 mTorr ，大约相当于226.65 Pa。 125单晶：1700 mTorr ，大约相当于226.65 Pa。 2.镀膜工艺温度 管式PECVD工艺时温度为430℃--450℃ 3.镀膜工艺 气体流量比 156多晶： =5000sccm：600sccm (单位为每分钟标准立方厘米) 125单晶： =4200 sccm：500 sccm (单位为每分钟标准立方厘米) 4.镀膜工艺 和 总气体流量 5.射频功率以及脉冲开关时间 射频功率也是影响镀膜成膜的较重要的因素，也是优化工艺时必须考虑的因素，目前射频功率新工艺射频功率为； 156多晶：P=3800W ， =5 ms = 40 ms , 平均功率为 = 422.2W 125单晶： P=3250W ， =5 ms = 40 ms , 平均功率为 = 361.1W 6.等离子体的沉积方向 插片时硅片载体被工艺点固定，在硅片和石墨舟片接触很紧密的情况下（即硅片本身不弯曲，插片不翘起），等离子基本上是垂直撞击到硅片表面。 三、PECVD膜的作用、简述膜的特性。 1、氮化硅膜的减反效果 减反膜是利用了光的干涉原理，两个振幅相同，波程相同的光波叠加，结果光波的振幅加强。如果有两个光波振幅相同，波程相差λ/2，则这两个光波叠加，结果相互抵消了。减反膜就是利用了这个原理。在硅片的表面镀上薄膜，使得在薄膜的前后两个表面产生的反射光相互干扰，从而抵消了反射光，达到减反射的效果。 空气或玻璃折射率 n=1 或者1.5 SiN减反膜的最佳折射率n= 1.9-2.1 硅本体折射率 n=3.87 2、氮化硅膜的钝化效果 PECVD沉积SixNy薄膜有一定程度的表面损伤，同时薄膜中有较高含量的氢，容易和空位形成氢一空位对{V. H}+。空位还能增强氢的扩散，使氢与缺陷及晶界处的悬挂键结合，从而减少界面态密度和复合中心。正电荷{V. H}+也改善了SixNy/Si的界面状态。很多文献资料显示，有