PECVD工作原理是什么？

1PECVD工艺的基本原理

PECVD技术是在低气压下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上（即样品放置的托盘）产生辉光放电，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的工艺气体，这些气体经一系列化学反应和等离子体反应，最终在样品表面形成固态薄膜。其工艺原理示意图如图1所示。

在反应过程中，反应气体从进气口进入炉腔，逐渐扩散至样品表面，在射频源激发的电场作用下，反应气体分解成电子、离子和活性基团等。这些分解物发生化学反应，生成形成膜的初始成分和副反应物，这些生成物以化学键的形式吸附到样品表面，生成固态膜的晶核，晶核逐渐生长成岛状物，岛状物继续生长成连续的薄膜。在薄膜生长过程中，各种副产物从膜的表面逐渐脱离，在真空泵的作用下从出口排出。

2.2PECVD设备的基本结构

PECVD设备主要由真空和压力控制系统、淀积系统、气体及流量控制、系统安全保护系统、计算机控制等部分组成。其设备结构框图如图2所示。

2.2.1真空和压力控制系统

真空和压力控制系统包括机械泵、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工艺的影响，真空系统一般采用干泵和分子泵进行抽气，干泵用于抽低真空，与常用的机械油泵相比，可以避免油泵中的油气进入真空室污染基片。在干泵抽到一定压力以下后，打开闸板阀，用分子泵抽高真空。分子泵的特点是抽本体真空能力强，尤其是除水蒸汽的能力非常强。

2.2.2淀积系统

淀积系统由射频电源、水冷系统、基片加热装置等组成。它是PECVD的核心部分。射频电源的作用是使反应气体离子化。水冷系统主要为PECVD系统的机械泵、罗茨泵、干泵、分子泵等提供冷却，当水温超过泵体要求的温度时，它会发出报警信号。冷却水的管路采用塑料管等绝缘材料，不可用金属管。基片加热装置的作用使样品升温到工艺要求温度，除掉样品上的水蒸气等杂质，以提高薄膜与样品的附着力。

2.2.3气体及流量控制系统

PECVD系统的气源几乎都是由气体钢瓶供气，这些钢瓶被放置在有许多安全保护装置的气柜中，通过气柜上的控制面板、管道输送到PECVD的工艺腔体中。

在淀积时，反应气体的多少会影响淀积的速率及其均匀性等，因此需要严格控制气体流量，通常采用质量流量计来实现精确控制。

镀膜是半导体及光学工业中最为重要的工艺之一.这里会总体归纳各类镀膜/薄膜工艺,从原理上了解这些工艺的异同.

简介

镀膜指在基材上形成从数纳米到数微米的材料层,材料可以是金属材料、半导体材料、以及氧化物氟化物等化合物材料.镀膜的工艺可以最简略的分为化学工艺及物理工艺:

化学方法

通常是液态或者气态的前体材料经过在固体表面的化学反应,沉积一层固体材料层.以下常见的镀膜工艺都是属于化学工艺:

电镀(Electroplating):利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程,是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺图片化学溶液沉积 Chemical solution deposition (CSD):是利用一种合适的还原剂使镀液中的金属离子还原并沉积在基体表面上的化学还原过程.与电化学沉积不同,化学沉积不需要整流电源和阳极.Sol-Gel技术就是一种化学溶液沉积方法.

旋转涂覆法 Spin-coating:即在高速旋转的基片上,滴注各类胶液,利用离心力使滴在基片上的胶液均匀地涂覆在基片上,厚度视不同胶液和基片间的粘滞系数而不同,也和旋转速度及时间有关.通常也需要涂胶后的热处理来使胶状涂膜晶体化.对于高分子聚合物Polymer的薄膜涂覆比较有效,广泛应用于半导体的光感掩膜涂覆.

化学气相沉积 Chemical vapor deposition(CVD):把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室,借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术.

等离子增强化学气相沉积 Plasma enhanced Chemical vapor deposition (PECVD):是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强,很容易发生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜.因为利用了等离子的活性来促进化学反应,PECVD可以在较低的温度下实现.

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