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PCVD等离子激发功率模式

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-11-03 18:02:43 * 浏览: 0
PCVD等离子体在激发功率的输入模式下具有外部感应耦合方法和内部感应耦合方法,就生产工艺而言,有间歇式,半连续式和连续式几种类型,分别为下面介绍。 (1)外部电感耦合法1批处理型PCVD装置。高频线圈缠绕在石英管的外部,并且气体供应系统连接到空气供应系统,并且该系统构成电抗器。高频线圈从外部向反应器中的气体提供高频功率以产生等离子体。该设备的优点是:结构简单,可以小型化。 b。线圈位于石英管的外部,线圈材料发出的气体不会引起薄膜层的污染,c。功率集中,可获得高密度等离子体,d。稀薄的气体也可以实现高沉积速率,例如。对于较大的基板,可以获得令人满意的膜厚均匀性。当然,这种小型设备主要用于实验研究。图10-32是用于制造SiNx的PCVD设备的示意图。此设备使用相对较低的压力(大约13倍,10sup2,Pa〜4倍,10sup2,Pa),使用低浓度(lt,5%)的SiN4 / N2混合气体,RF功率225W,13.56MHz,反应压力4次,104Pa,衬底温度300℃,沉积速率约65nm / min。 2个连续的PCVD装置。图10-33是连续PCVD生产单元的示意图,该单元由三个PCVD单元部分组成,例如装料室,沉积室和排出室。沉积室由五个反应器组成,等离子体激发采用外部感应耦合方法。通过控制过程可以实现自动化生产。将基板从充电室发送到沉积室,并在抽真空后执行预热。加热后的基板被依次以规则的间隔送入各反应器中,各反应器的反应气体从顶部进入,并排出废气。各下方的排气口被排出。 13.56 MHz射频电源激发等离子体。在沉积室的下部。有一条加热的传送带,用于将基材从一个反应器运输到另一个反应器,当停止每个反应器时,气相沉积的基材,并在通过五个反应器后达到所需的膜厚。将所沉积的基板从沉积室馈送到排出室,并且在将基板的温度降低到一定程度之后将基板从排出室移出。该设备可处理50mmdashdash,80mm样品,并且使用的反应气体为SiH4 / N2。当使用1.5%SiH 4且反应压力为几百Pa时,可获得约100nm / min的沉积速度。这种设备的优点在于,反应器中的功率被集中,使用低浓度的SiH4气体可以获得更高的沉积速率,并且安全性更高。 (2)内部感应耦合法从生产率和膜质均匀性的观点出发,优选使用具有平行板电极的PCVD装置,通过内部感应耦合进行等离子体激发。图10-34示出了各种不同的配置。电极的形状主要是圆形和正方形。在连续,半连续的设备中,方形电极更为方便。电抗器内部的基板电极和高频电极通常平行设置。如果反应气体从电极的外围流向电极的中心,则电极中心区域的电场应比电极周围的电场强,以使电场分布不均匀。相互校正反应气体浓度分布的“α”以增加膜厚度的均匀区域的范围。简而言之,根据具体情况,应合理安排反应气体的入口,废气出口,反应气体的流向,抢劫状态和电场分布。 1个批处理型设备。如图10-35所示,电极(650在反应器中平行放置1mm(mm),通过反应器外部的加热器将基板加热至350℃,并通过磁旋转机构旋转。高频电极与基板之间的距离约为50 mm,反应气体从基板的中心向周围流动(即径向流动模式),并通过下方的四个排气口将废气排出基板。等离子体由50 RHz的高频电源激发,维持放电功率为500 W(约0.15 W / cmsup2,)。反应气体是SiH 4 / NH 3系统。当沉积压力为26Pa时,功率为500W,并且气体流速为9.75倍,为107Pamiddot,cm 3 / min,沉积速率为约30nm / min。当安装28个75mm基板时,不同基板之间的膜厚偏差为8%,而不同批次之间的膜厚偏差为10%。在平行平板电极的布置中,除了气体供给方式的径向流动之外,还有喷射式气体供给方式,并且气体流动和浓度分布相对复杂,并且仅适用于小的涂覆。和简单的工件。 2个半连续装置。与使用诸如溅射镀膜或离子镀等等离子体的沉积技术一样,当PCVD设备的内部暴露于大气时,诸如水蒸气的杂质被吸附在壁上,并且这些杂质被等离子体解吸和污染。 ,这反过来又会影响胶片的质量。 PCVD装置更容易受到污染,因此将反应器置于真空中非常重要。已经证明,在SiNx膜和非晶硅膜中,氢的多步含量对膜层的内应力和电性能具有很大的影响,因此需要特别注意这种情况。表10-22列出了PECVD的典型应用。