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1、 PECVD PECVD的原理及设备结构的原理及设备结构n nPECVDPECVD： Plasma Enhance Chemical Plasma Enhance Chemical VapourVapour Deposition Depositionn n等离子增强化学气相沉积等离子增强化学气相沉积等离子增强化学气相沉积等离子增强化学气相沉积n n等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间的等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间的等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间的等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样的物质就会碰撞就会使气体分子产生电离，这样的物质就
2、会碰撞就会使气体分子产生电离，这样的物质就会碰撞就会使气体分子产生电离，这样的物质就会变成自由运动并由相互作用的电子、正离子和中变成自由运动并由相互作用的电子、正离子和中变成自由运动并由相互作用的电子、正离子和中变成自由运动并由相互作用的电子、正离子和中性粒子组成混合物的一种形态，这种形态就称为性粒子组成混合物的一种形态，这种形态就称为性粒子组成混合物的一种形态，这种形态就称为性粒子组成混合物的一种形态，这种形态就称为等离子态即第四态等离子态即第四态等离子态即第四态等离子态即第四态. .PECVD的原理的原理n n工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：CentrothermCentrothe
3、rm PECVD PECVD 系统是系统是系统是系统是一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激发器的一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激发器的一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激发器的一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激发器的系列发生器。在低压和升温的情况下，等离子系列发生器。在低压和升温的情况下，等离子系列发生器。在低压和升温的情况下，等离子系列发生器。在低压和升温的情况下，等离子发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的活性气体为硅烷活性气体为硅烷活性气体为硅烷活性气体为硅烷SiHSi
4、H4 4和氨和氨和氨和氨NHNH3 3。这些气体作。这些气体作。这些气体作。这些气体作用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅烷对氨气的比率，来得到不同的折射指数。在烷对氨气的比率，来得到不同的折射指数。在烷对氨气的比率，来得到不同的折射指数。在烷对氨气的比率，来得到不同的折射指数。在沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产生，使得晶片的氢钝化性十分良好。生
5、，使得晶片的氢钝化性十分良好。生，使得晶片的氢钝化性十分良好。生，使得晶片的氢钝化性十分良好。PECVD的原理的原理n n技术原理：技术原理：是利用低温等离子体作能量源，样品置于低是利用低温等离子体作能量源，样品置于低是利用低温等离子体作能量源，样品置于低是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体
6、，气体使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体使样品升温到预定的温度，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，在样品表面形成固态薄经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。膜。膜。膜。PECVD的原理的原理3SiH4+4NH3 Si3N4+12H2n nSiSi3 3NN4 4的认识的认识的认识的认识: : Si Si3 3NN4 4膜的颜色随着它的厚度的变化而变化，膜的颜色随着它的厚度的变化而变化，膜的颜色随着它的厚度的变化而变化，膜的颜色随着
7、它的厚度的变化而变化，其理想的厚度是其理想的厚度是其理想的厚度是其理想的厚度是7580nm7580nm之间，表面呈现之间，表面呈现之间，表面呈现之间，表面呈现的颜色是深蓝色，的颜色是深蓝色，的颜色是深蓝色，的颜色是深蓝色，SiSi3 3NN4 4膜的折射率在膜的折射率在膜的折射率在膜的折射率在2.02.02.52.5之间为最佳，与酒精的折射率相乎，通常之间为最佳，与酒精的折射率相乎，通常之间为最佳，与酒精的折射率相乎，通常之间为最佳，与酒精的折射率相乎，通常用酒精来测其折射率。用酒精来测其折射率。用酒精来测其折射率。用酒精来测其折射率。n nSi3N4Si3N4的优点：的优点：的优点：的优点：
8、 优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能（厚度折射率匹配）低温工艺（有效降低成本）（厚度折射率匹配）低温工艺（有效降低成本）（厚度折射率匹配）低温工艺（有效降低成本）（厚度折射率匹配）低温工艺（有效降低成本） 反应生成的反应生成的反应生成的反应生成的HH离子对硅片表面进行钝化离子对硅片表面进行钝化离子对硅片表面进行钝化离子对硅片表面进行钝化. .PECVD的原理及作用的原理及作用 n n物理性质和化学性质物理性质和化学性质： 结构致密，硬度大结构致密，硬度大 能抵御碱、金属离子的侵
9、蚀能抵御碱、金属离子的侵蚀 介电强度高介电强度高 耐湿性好耐湿性好PECVD的原理的原理Si3N4膜的作用膜的作用:n n减少光的反射减少光的反射:良好的折射率和厚度可良好的折射率和厚度可以促进太阳光的吸收。以促进太阳光的吸收。n n防氧化防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。结构致密保证硅片不被氧化。PECVD的原理的原理PECVD设备结构n n晶片装载区晶片装载区n n炉体炉体n n特气柜特气柜n n真空系统真空系统n n控制系统控制系统PECVD设备结构示意图晶片装载区：桨、晶片装载区：桨、晶片装载区：桨、晶片装载区：桨、LIFTLIFT、抽风系统、抽风系统、抽风系统、抽风系统、SLSSLS
10、系统。系统。系统。系统。 桨：由碳化硅材料制成，具有耐高温、防变形等桨：由碳化硅材料制成，具有耐高温、防变形等桨：由碳化硅材料制成，具有耐高温、防变形等桨：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。性能。作用是将石墨舟放入或取出石英管。性能。作用是将石墨舟放入或取出石英管。性能。作用是将石墨舟放入或取出石英管。 LIFTLIFT：机械臂系统，使舟在机械臂作用下在小：机械臂系统，使舟在机械臂作用下在小：机械臂系统，使舟在机械臂作用下在小：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。车、桨、储存区之间互相移动。车、桨、储存区之间互相移动。车、
11、桨、储存区之间互相移动。 抽风系统：位于晶片装载区上方，初步的冷却石墨舟抽风系统：位于晶片装载区上方，初步的冷却石墨舟抽风系统：位于晶片装载区上方，初步的冷却石墨舟抽风系统：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和一定程度的过滤残余气体和一定程度的过滤残余气体和一定程度的过滤残余气体 SLSSLS系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围在系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围在系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围在系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围在2323厘米厘米厘米厘米PECVD设备结构炉体：石英管、加热系统、冷却系统炉体：石英管、加热系统、冷却系统n n
12、石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜的石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜的作业区域，耐高温、防反应。作业区域，耐高温、防反应。n n加热系统：位于石英管外，有五个温区。加热系统：位于石英管外，有五个温区。PECVD设备结构PECVD设备结构冷却系统：冷却系统：冷却系统：冷却系统：n n是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属外壳，四进四出并有一个主管道，可适量调节流外壳，四进四出并有一个主管道，可适量调节流外壳，四进四出并有一个主管道，可适量调节流外壳，四进四出并有一个
13、主管道，可适量调节流量大小。量大小。量大小。量大小。冷却系统的优点冷却系统的优点冷却系统的优点冷却系统的优点: : 没有消耗净室空气没有消耗净室空气没有消耗净室空气没有消耗净室空气 不同管间无热干涉不同管间无热干涉不同管间无热干涉不同管间无热干涉 炉环境的温度没有被热空气所提升炉环境的温度没有被热空气所提升炉环境的温度没有被热空气所提升炉环境的温度没有被热空气所提升 空气运动（通风装置）没有使房间污染空气运动（通风装置）没有使房间污染空气运动（通风装置）没有使房间污染空气运动（通风装置）没有使房间污染 噪音水平低噪音水平低噪音水平低噪音水平低冷却系统示意图特气柜：特气柜：特气柜：特气柜：MFC
14、 MFC 气动阀气动阀气动阀气动阀 MFCMFC：气体流量计（：气体流量计（：气体流量计（：气体流量计（NHNH3 3 CF CF4 4 SiH SiH4 4 O O2 2 N N2 2）n nSiHSiH4 4 1.8 1.8 slmslmn nNHNH3 3 10.8 10.8 slmslmn nCFCF4 4 3.6 3.6 slmslmn nOO2 2 3 3 slmslmn nNN2 2 15 15 slmslm 气动阀：气动阀：之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容易产
15、生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。易产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。易产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。易产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。PECVD设备结构真空系统真空系统n n真空泵：每一根石英管配置一组泵，包括真空泵：每一根石英管配置一组泵，包括主泵和辅助泵。主泵和辅助泵。n n蝶阀：可以根据要求控制阀门的开关的大蝶阀：可以根据要求控制阀门的开关的大小，来调节管内气压的小，来调节管内气压的 PECVD设备结构控制系统控制系统 CMI:CMI:是是是是 CentrothermCentrotherm 研发的一个控制系统，其中研发的一个控制系统，其中研发的一个控
16、制系统，其中研发的一个控制系统，其中界面包括界面包括界面包括界面包括 JobsJobs（界面）（界面） 、SystemSystem（系统）（系统）、CatalogCatalog（目录）、（目录）、SetupSetup（软件）、（软件）、AlarmsAlarms（报警）、（报警）、HelpHelp（帮助）（帮助）. . n nJobs:Jobs:机器的工作状态。机器的工作状态。机器的工作状态。机器的工作状态。n nSystem:System:四根管子的工作状态，舟的状态以及手动操四根管子的工作状态，舟的状态以及手动操四根管子的工作状态，舟的状态以及手动操四根管子的工作状态，舟的状态以及手动操作机
17、器臂的内容。作机器臂的内容。作机器臂的内容。作机器臂的内容。n nDatalogDatalog: :机器运行的每一步。机器运行的每一步。机器运行的每一步。机器运行的每一步。 PECVD设备结构PECVD设备结构n nSetup: Setup: 舟的资料的更改，工艺内容的更改，使用权限舟的资料的更改，工艺内容的更改，使用权限舟的资料的更改，工艺内容的更改，使用权限舟的资料的更改，工艺内容的更改，使用权限 的更改，的更改，的更改，的更改，LIFTLIFT位置的更改，位置的更改，位置的更改，位置的更改，CMSCMS安区系统安区系统安区系统安区系统 （安装的感应（安装的感应（安装的感应（安装的感应器将
18、监控重要系统的运行情况，而一旦不受管的计算机的器将监控重要系统的运行情况，而一旦不受管的计算机的器将监控重要系统的运行情况，而一旦不受管的计算机的器将监控重要系统的运行情况，而一旦不受管的计算机的控制，控制，控制，控制，CMSCMS将会发生作用，所有的错误信息也都会在将会发生作用，所有的错误信息也都会在将会发生作用，所有的错误信息也都会在将会发生作用，所有的错误信息也都会在CIMCIM上得以简洁的文本方式显示出来）的更改等。上得以简洁的文本方式显示出来）的更改等。上得以简洁的文本方式显示出来）的更改等。上得以简洁的文本方式显示出来）的更改等。n nAlarmsAlarms：警报内容：警报内容：
19、警报内容：警报内容 n nHelp:Help:简要的说了一下解除警报以及其他方面的方法简要的说了一下解除警报以及其他方面的方法简要的说了一下解除警报以及其他方面的方法简要的说了一下解除警报以及其他方面的方法n nCESAR:CESAR:控制电脑，每一个系统都安装了控制电脑，每一个系统都安装了控制电脑，每一个系统都安装了控制电脑，每一个系统都安装了CESARCESAR控制电控制电控制电控制电脑及脑及脑及脑及CESAR CESAR 控制软件，此控制电脑独立于主电脑系统中。控制软件，此控制电脑独立于主电脑系统中。控制软件，此控制电脑独立于主电脑系统中。控制软件，此控制电脑独立于主电脑系统中。CESAR控制电脑示意图控制电脑示意图运行顺序控制控制界面数据资料记录温度特气真空晶片装载判断判断PECVD 的产出硅片的质量的产出硅片的质量亮点色斑镀膜时间太短水纹印色斑色差
