CVD工艺原理及设备介绍解析

CopyrightBOETechnologyGroup一、PECVD在ARRAY中担当的角色ARRAY工艺构成CopyrightBOETechnologyGroup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).CopyrightBOETechnologyGroupPECVD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。CopyrightBOETechnologyGroupPECVD基本原理及功能RFPower: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CopyrightBOETechnologyGroupPECVD基本原理及功能Layer名称膜厚使用气体描述Multig-SiNx:H3500±10%ÅSiH4+NH3+N2对Gate信号线进行保护和绝缘的作用g-SiNx:L500±10%Åa-Si:L500±15%ÅSiH4+H2在TFT器件中起到开关作用a-Si:H1300±20%Ån+a-Si500±20%ÅSiH4+PH3+H2减小a-Si层与S/D信号线的电阻PVXp-SiNx2500±10%ÅSiH4+NH3+N2对S/D信号线进行保护5.PECVD所做各层膜概要CopyrightBOETechnologyGroupPECVD基本原理及功能6.绝缘膜、有源膜成膜机理(1)SiNX绝缘膜：通过SiH4与NH3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。(2)a-Si:H有源层膜：SiH4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SiHn（n为0～3）CopyrightBOETechnologyGroupPECVD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-SiNx:Hi.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。CopyrightBOETechnologyGroup三、PECVD设备CopyrightBOETechnologyGroupPECVD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LoadlockCh.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.LoadlockChamber基础真空:500mTorr以下两个LoadlockChamber公用一个PumpLoadlockDoor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CopyrightBOETechnologyGroupPECVD设备2、ACLSACLS(AutomaticCassetteLoadStation)是主要放置Cassette的地方4个CassetteStage:A,B,C,D(向外从左向右)层流净化罩(LaminarFlowHood):Class10最大能力:24(目前20Slot/Cassette)LightCurtain(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CopyrightBOETechnologyGroupPECVD设备3、HeatChamber在HeatCh.中对Glass进行Preheating处理后传送到ProcessChamber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(12~16),Shelf内部为铜,在外表面镀NiBody为不锈钢CopyrightBOETechnologyGroup4、ProcessChamberPECVD设备ProcessChamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过程的所有工序CopyrightBOETechnologyGroupRPSC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PECVDP/Chamber内部清洗使用DryCleaning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CopyrightBOETechnologyGroup四、PROCESSCHAMBER内备件CopyrightBOETechnologyGroupPROCESSCHAMBER内备件1.DiffuserFloatingDiffuserDiffuser使工艺气体和RF能量均匀地扩散进入processchamber。微粒,和电弧击穿都指示出diffuser需要被更换。CopyrightBOETechnologyGroupPROCESSCHAMBER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processchamber盖的diffuser用陶瓷固定架和RF绝缘体来隔离它和processchamber盖。(floatingdiffuser)CopyrightBOETechnologyGroupDiffuserBackingPlate(BottomView)BackingPlateLidframeLidCartCopyrightBOETechnologyGroupProcessChamber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LiftPins上的玻璃放进processchamber以及缩回后放进transferchamberslit阀关闭及密封susceptor举起玻璃偏离liftpins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processchamber.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PROCESSCHAMBER内备件CopyrightBOETechnologyGroupPROCESSCHAMBER内备件CopyrightBOETechnologyGroupSusceptors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PROCESSCHAMBER内备件CopyrightBOETechnologyGroup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PROCESSCHAMBER内备件CopyrightBOETechnologyGroupLiftpins和pinplate是分开的部分当玻璃降低至susceptor上时，pinplate完全缩回，liftpins凹陷在susceptor表面内由于liftpins的“golf-tee”形状，它不会通过susceptor掉落CopyrightBOETechnologyGroup清洗程序移除了在processchamber内substrateprocessing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processreactants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PROCESSCHAMBER内备件PROCESSCHAMBER的湿洗