CVD工藝原理及設(shè)備介紹.ppt

一、PECVD在ARRAY中擔當?shù)慕巧?ARRAY工藝構(gòu)成,二、PECVD基本原理及功能,1. CVD的介紹,一種利用化學(xué)反應(yīng)方式,將反應(yīng)物(氣體)生成固態(tài)的產(chǎn)物,并沉積在基片表面的薄膜沉積技術(shù). 如可生成: 導(dǎo)體: W(鎢)等; 半導(dǎo)體:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等; 絕緣體(介電材質(zhì)): SiO2, Si3N4等.,2.PECVD的介紹,為了使化學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進行，利用了等離子體的活性來促進反應(yīng)，因而這種CVD稱為等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD).,PECVD基本原理及功能,3. PECVD制膜的優(yōu)點及注意事項,優(yōu)點： 均勻性和重復(fù)性好，可大面積成膜； 可在較低溫度下成膜； 臺階覆蓋優(yōu)良； 薄膜成分和厚度易于控制； 適用范圍廣，設(shè)備簡單，易于產(chǎn)業(yè)化,注意事項： 要求有較高的本底真空； 防止交叉污染； 原料氣體具有腐蝕性、可燃性、爆炸性、易燃 性和毒性，應(yīng)采取必要的防護措施。,PECVD基本原理及功能,RF Power :提供能量 真空度(與壓力相關(guān)) 氣體的種類和混合比 溫度 Plasma的密度(通過Spacing來調(diào)節(jié)),4. PECVD 參數(shù),PECVD基本原理及功能,5.PECVD 所做各層膜概要,PECVD基本原理及功能,6. 絕緣膜、有源膜成膜機理,SiNX絕緣膜：通過SiH4與NH3混合氣體作為反應(yīng)氣體, 輝光放電生成等離子體在襯底上成膜。,a-Si:H有源層膜：SiH4氣體在反應(yīng)室中通過輝光放電，經(jīng)過一 系列初級、次級反應(yīng)，生成包括離子、子活性團等較復(fù)雜的反應(yīng)產(chǎn)物，最終生成a-Si:H薄膜沉積在襯底上，其中直接參與薄膜 生長的主要是一些中性產(chǎn)物SiHn（n為0 3）,PECVD基本原理及功能,7. 幾種膜的性能要求,(1) a-Si:H 低隙態(tài)密度、深能級雜質(zhì)少、高遷移率、暗態(tài)電阻率高,(2) a-SiNx:H i.作為介質(zhì)層和絕緣層，介電常數(shù)適中，耐壓能力強，電阻率 高，固定電荷少，穩(wěn)定性好，含富氮材料，針孔少，厚度均勻 ii.作為鈍化層，密度較高，針孔少,(3) n+ a-Si 具有較高的電導(dǎo)率，較低的電導(dǎo)激活能，較高的參雜效率，形成微晶薄膜。,三、PECVD設(shè)備,PECVD設(shè)備,真空狀態(tài)的設(shè)備內(nèi)部與外面的大氣壓間進行轉(zhuǎn)換的Chamber,通過Cassette向Loadlock Ch.傳送時,首先使用N2氣使其由真空轉(zhuǎn)變?yōu)榇髿鈮?傳送結(jié)束后,使用Dry泵使其由大氣壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎婵?而且對沉積完成的熱的Glass進行冷卻,為減少P/T(Particle)的產(chǎn)生,在進行抽真空/Vent時使用Slow方式,1. Loadlock Chamber,基礎(chǔ)真空:500mTorr以下 兩個Loadlock Chamber公用一個Pump Loadlock Door是由兩個氣缸構(gòu)成,完成兩個方向的運動 升降臺:由導(dǎo)軌和絲杠構(gòu)成,通過直流步進電機進行驅(qū)動,PECVD設(shè)備,2、 ACLS,ACLS(Automatic Cassette Load Station)是主要放置Cassette的地方,4個Cassette Stage:A,B,C,D(向外從左向右) 層流凈化罩(Laminar Flow Hood):Class 10 最大能力:24(目前20 Slot/Cassette) Light Curtain(紅外線):防止設(shè)備自動進行時有人接近Stage 設(shè)備狀態(tài)指示器 綠色:表示設(shè)備處于執(zhí)行狀態(tài) 白色:表示設(shè)備處于閑置狀態(tài) 藍色:表示設(shè)備處于等待狀態(tài) 黃色:表示設(shè)備處于暫停或停止狀態(tài) 紅色:表示設(shè)備由于Alarm處于暫?；蛲Ｖ範顟B(tài) Atm 機器手: ATM 機器手共有4個方向,即T,X,R,Z軸,其中X軸是通過 T,R軸組合來完成的,PECVD設(shè)備,3、Heat Chamber,在Heat Ch.中對Glass進行Preheating處理后傳送到Process Chamber 基礎(chǔ)真空:500mTorr以下 溫度控制:最大可加熱到400 由13個Shelf構(gòu)成,并通過各Shelf對溫度進行控制,Shelf電阻 14Ohms(1216),Shelf內(nèi)部為銅,在外表面鍍Ni Body為不銹鋼,4、Process Chamber,PECVD設(shè)備,Process Chamber控制了在一個玻璃上的化學(xué)氣相沉積過程的所有工序,RPSC系統(tǒng),PECVD設(shè)備,在成膜過程中,不僅會沉積到Glass上而且會沉積到Chamber的內(nèi)壁,因此需對Chamber進行定期的Dry 清洗,否則會對沉積進行污染 PECVD P/Chamber內(nèi)部清洗使用Dry Cleaning方式,把從外面形成的F- 通入Chamber內(nèi)并通過F 與Chamber內(nèi)的Film物質(zhì)反應(yīng)使其由固體變成氣體,四、PROCESS CHAMBER內(nèi)備件,PROCESS CHAMBER內(nèi)備件,1.Diffuser,Floating Diffuser,Diffuser 使工藝氣體和 RF 能量均勻地擴散進入process chamber。微粒 , 和電弧擊穿都指示出diffuser需要被更換。,PROCESS CHAMBER內(nèi)備件,Diffuser在玻璃表面上方均勻的散播工序氣體.Diffuser由鋁構(gòu)成,上升到process chamber蓋的diffuser用陶瓷固定架和RF絕緣體來隔離它和process chamber蓋。(floating diffuser),Diffuser Backing Plate (Bottom View),Backing Plate,Lid frame,Lid Cart,Process Chamber要在必須的真空和溫度環(huán)境下 打開Slit閥門 真空機械手end-effector把在Lift Pins上的玻璃放進process chamber以及縮回后放進transfer chamber slit閥關(guān)閉及密封 susceptor舉起玻璃偏離lift pins而放之于diffuser下方 工藝氣體和射頻能量打開，產(chǎn)生等離子體通過diffuser到達process chamber. 想要的材料沉積在玻璃上 susceptor按需要上升或下降到達必要的電極距,PROCESS CHAMBER內(nèi)備件,PROCESS CHAMBER內(nèi)備件,Susceptors 會頻繁替換。他們能持續(xù)多久是看每個系統(tǒng)的程序和清洗需求。 電弧擊穿, 變色的斑點, 錯誤的操作。 溫度也能部分反映出susceptor是否需要被更換,PROCESS CHAMBER內(nèi)備件,所有程序中的陶瓷裝置腔體和蓋的 裂紋，扭曲，缺口或其他變形,陶瓷檢查,PROCESS CHAMBER內(nèi)備件,Lift pins 和pin plate是分開的部分,當玻璃降低至susceptor上時，pin plate完全縮回 ，lift pins凹陷在susceptor 表面內(nèi),由于lift pins的“golf-tee”形狀，它不會通過susceptor掉落,清洗程序移除了在process chamber內(nèi)substrate processing 過程中產(chǎn)生的顆粒和副產(chǎn)品 有規(guī)律的濕洗所有