CVD工艺原理及设备介绍知识讲解.ppt

Copyright BOE Technology Group,一、,PECVD,在,ARRAY,中担当的角色,ARRAY,工艺构成,二、,PECVD,基本原理及功能,1.,CVD,的介绍,一种利用化学反应方式,将反应物,(,气体,),生成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉积技术,.,如可生成,:,导体,:W(,钨,),等,;,半导体,:Poly-Si(,多晶硅,),非晶硅等,;,绝缘体,(,介电材质,):,SiO2,Si3N4,等,.,2.PECVD,的介绍,为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种,CVD,称为等离子体增强化学气相沉积,(PECVD).,PECVD,基本原理及功能,3.,PECVD,制膜的优点及注意事项,优点：,均匀性和重复性好，可大面积成膜；,可在较低温度下成膜；,台阶覆盖优良；,薄膜成分和厚度易于控制；,适用范围广，设备简单，易于产业化,注意事项：,要求有较高的本底真空；,防止交叉污染；,原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易燃,性和毒性，应采取必要的防护措施,。,PECVD,基本原理及功能,RF Power,:,提供能量,真空度,(,与压力相关,),气体的种类和混合比,温度,Plasma,的密度,(,通过,Spacing,来调节,),4.PECVD,参数,PECVD,基本原理及功能,Layer,名称,膜厚,使用气体,描述Multi,g-SiNx:H,350010%,SiH4+NH3+N2,对,Gate,信号线进行保护和绝缘的作用,g-SiNx:L,50010%,a-Si:L,50015%,SiH4+H2,在,TFT,器件中起到开关作用,a-Si:H,130020%,n+a-Si,50020%,SiH4+PH3+H2,减小,a-Si,层与,S/D,信号线的电阻,PVX,p-SiNx,250010%,SiH4+NH3+N2,对,S/D,信号线进行保护,5.PECVD,所做各层膜概要,PECVD,基本原理及功能,6.,绝缘膜、有源膜成膜机理,SiN,X,绝缘膜,：,通过,SiH,4,与,NH,3,混合气体作为反应气体,辉光放电生成等离子体在衬底上成膜,。,a-Si:H,有源层膜,：,SiH,4,气体在反应室中通过辉光放电，经过一 系列初级、次级反应，生成包括离子、子活性团等较复杂的反应产物，最终生成,a-Si:H,薄膜沉积在衬底上，其中直接参与薄膜 生长的主要是一些中性产物,SiH,n,（,n,为,0,3,）,PECVD,基本原理及功能,7.,几种膜的性能要求,(1)a-Si:H,低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻率高,(2)a-SiN,x,:H,i,.,作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率 高，固定电荷少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀,ii.,作为钝化层，密度较高针孔少,(3)n,+,a-Si,具有较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。,三、,PECVD,设备,PECVD,设备,真空状态的设备内部与外面的大气压间进行转换的,Chamber,通过,Cassette,向,Loadlock Ch.,传送时,首先使用,N2,气使其由真空转变为大气压,传送结束后,使用,Dry,泵使其由大气压转变为真空,而且对沉积完成的热的,Glass,进行冷却,为减少,P/T(Particle),的产生,在进行抽真空,/Vent,时使用,Slow,方式,1.Loadlock Chamber,基础真空,:500mTorr,以下,两个,Loadlock Chamber,公用一个,Pump,Loadlock Door,是由两个气缸构成,完成两个方向的运动,升降台,:,由导轨和丝杠构成,通过直流步进电机进行驱动,PECVD,设备,2,、,ACLS,ACLS(Automatic Cassette Load Station),是主要放置,Cassette,的地方,4,个,Cassette Stage:A,B,C,D(,向外从左向右,),层流净化罩,(Laminar Flow Hood):Class 10,最大能力,:24(,目前,20 Slot/Cassette),Light Curtain(,红外线,):,防止设备自动进行时有人接近,Stage,设备状态指示器,绿色,:,表示设备处于执行状态,白色,:,表示设备处于闲置状态,蓝色,:,表示设备处于等待状态,黄色,:,表示设备处于暂停或停止状态,红色,:,表示设备由于,Alarm,处于暂停或停止状态,Atm,机器手,:,ATM,机器手共有,4,个方向,即,T,X,R,Z,轴,其中,X,轴是通过,T,R,轴组合来完成的,PECVD,设备,3,、,Heat Chamber,在,Heat,Ch.,中对,Glass,进行,Preheating,处理后传送到,Process Chamber,基础真空,:500mTorr,以下,温度控制,:,最大可加热到,400,由,13,个,Shelf,构成,并通过各Shelf,对温度进行控制,Shelf,电阻,14Ohms(1216),Shelf,内部为铜,在外表面镀,Ni,Body,为不锈钢,4,、,Process Chamber,PECVD,设备,Process Chamber,控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过程的所有工序,RPSC,系统,PECVD,设备,在成膜过程中,不仅会沉积到,Glass,上而且会沉积到,Chamber,的内壁,因此需对,Chamber,进行定期的,Dry,清洗,否则会对沉积进行污染,PECVD P/Chamber,内部清洗使用,Dry Cleaning,方式,把从外面形成的,F,-,通入,Chamber,内并通过,F,与Chamber,内的,Film,物质反应使其由固体变成气体,四、,PROCESS CHAMBER,内备件,PROCESS CHAMBER,内备件,1.Diffuser,Floating Diffuser,Diffuser,使工艺气体和,RF,能量均匀地扩散进入,process chamber,。,微粒,和电弧击穿都指示出,diffuser,需要被更换,。,PROCESS CHAMBER,内备件,Diffuser,在玻璃表面上方均匀的散播工序气体,.Diffuser,由铝构成,上升到,process chamber,盖的,diffuser,用陶瓷固定架和,RF,绝缘体来隔离它和,process chamber,盖。,(,floating diffuser,),Diffuser Backing Plate(Bottom View),Backing Plate,Lid frame,Lid Cart,Process Chamber,要在必须的真空和温度环境下,打开,Slit,阀门,真空机械手,end-effector,把在,Lift Pins,上的玻璃放进,process chamber,以及缩回后放进,transfer chamber,slit,阀关闭及密封,susceptor,举起玻璃偏离,lift pins,而放之于,diffuser,下方,工艺气体和射频能量打开，产生等离子体通过diffuser,到达,process chamber.,想要的,材料沉积在玻璃上,susceptor,按需要上升或下降到达必要的电极距,PROCESS CHAMBER,内备件,PROCESS CHAMBER,内备件,Susceptors,会频繁替换。他们能持续多久是看每个系统的程序和清洗需求。,电弧击穿,变色的斑点,错误的操作。温度也能部分反映出,susceptor,是否需要被更换,PROCESS CHAMBER,内备件,所有程序中的陶瓷装置腔体和盖的,裂纹，扭曲，缺口或其他变形,陶瓷检查,PROCESS CHAMBER,内备件,Lift pins,和,pin plate,是分开的部分,当玻璃降低至,susceptor,上时，,pin plate,完全缩回，,lift pins,凹陷在,susceptor,表面内,由于,lift pins,的“,golf-tee,”形状，它不会通过,susceptor,掉落,清洗程序移除了在,process chamber,内,substrate processing,过程中产生的颗粒和副产品,有规律的湿洗所有内表面和暴露在工序里的部件。任何特定腔体需要的清洗频率都和,substrates,的数量相称,。,在清洗,chamber,和它的部件的时候要小心，因为典型的,process reactants,能产生有毒的副产品。在清洗程序中要保持按照安全说明作业,PROCESS CHAMBER,内备件,PROCESS CHAMBER,的湿洗,