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PECVD设备构造及其沉积硅薄膜原理1.实验目的：了解PECVD设备的构造，熟悉PECVD沉积硅薄膜基本原理，为沉积硅薄膜实验做准备。2.实验内容：2.1了解PECVD设备的构造：总体来讲，PECVD薄膜沉积系统包括：气路、真空系统、循环水冷却系统、控制系统。其中(1)气路系统：将反应气体由气瓶引入反应腔室。完整的气路系统必须包括：气瓶、减压阀、流量计、截止阀。其中气瓶的作用为储存反应气体；减压阀的作用为降低气瓶输出气体的压力，确保实验安全进行；流量计的作用为精确控制反应气体进入反应腔室的量；截止阀的作用为控制反应气体进入反应腔室的开始与结束。(2)真空系统：真空系统的作用主要有三个：首先，在薄膜生长前，对反应腔室进行抽真空以达到沉积薄膜所需的本底真空度；其次，在沉积薄膜过程中及时将反应产生的气态产物排出反应腔室；再次，在沉积薄膜过程中通过控制真空系统的抽速来维持薄膜沉积所需的压力。(3)循环水冷却系统：工作过程中，一些易发热部件(如分子泵)需要使用循环水带走热量进行冷却，以防止部件损坏。(4)控制系统：综合控制PECVD系统各部分协调运转完成薄膜沉积，一般集成与控制柜。2.2PECVD沉积薄膜原理PECVD又称为等离子体增强化学气相沉积，是利用气体辉光放电的物理作用来激活粒子的化学气相反应。是集等离子体辉光放电与化学气相沉积于一体的薄膜沉积技术。PECVD一般通过在两个平行电极之间施加一定频率的射频电源，在射频电源作用下，反应气体发生辉光放电现象。在气体辉光放电过程中，电子与气体分子剧烈碰撞，能量足以使气体分子电离成SiHx基团与Si、H原子，这些基团与原子运动到衬底表面进行成膜生长。PECVD与传统CVD相比最大的优点在于通过气体等离子体辉光放电使气体分解，可以有效降低硅薄膜的沉积温度。3.实验步骤：1.对普通玻璃衬底进行超声清洗。目的为去除玻璃表面杂质，以防止对沉积的硅薄膜造成污染。具体包括：第一步：用洗洁精溶液在50℃水浴中超声清洗5min；第二步：用去离子水将玻璃衬底冲洗洁净，然后放在50℃水浴中超声清洗5min，换水四次；第三步：取出后先用去离子水冲洗，然后高纯氮气吹干备用。2.将清洗好的衬底迅速装入PECVD腔室中的衬底盘上，并马上关闭PECVD腔室，开始抽真空，同时开始衬底加热程序。3.当腔室真空抽至2×10-4Pa时，通入反应气体，通过调节腔室与旋片分子泵之间的插板阀调节沉积气压至设定值，然后打开射频电源，调节射频功率至合适值。此时，反应气体开始发生等离子体辉光放电现象，开始沉积硅薄膜。4.薄膜沉积结束后先关闭射频源，然后将反应气体截止阀关闭。将腔室与旋片分子泵之间的插板阀开至最大，抽高真空10min，以抽掉腔室中残余的反应气体。5.抽真空结束后，关闭插板阀，关闭分子泵电源。待分子泵转速降至0后，关闭前级阀、机械泵。6.关机后，将腔室中充入空气至大气压，打开腔室，取出样品，进行下一次实验。