擇要

薄膜制備工藝在超大規模集成電路技術中有著特別很是廣泛的應用，按照其成膜方法可分為兩大類：物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積（CVD）。等離子加強型化學氣相淀積（PECVD）是化學氣相淀積的一種，其淀積溫度低是它最凸起的好處。PECVD淀積的薄膜具有精良的電學性能、優秀的襯底附著性以及極佳的臺階覆蓋性，正因為這些好處使其在超大規模集成電路、光電器件、MEMS等領域具有廣泛的應用。本文簡要介紹了PECVD工藝的種類、設備結構及其工藝原理，根據多年對設備維護的經驗，介紹了等離子加強型化學氣相淀積（PECVD）設備的基本結構，總結了這類設備的常見故障及解決措施。

1PECVD的種類

　　1.1射頻加強等離子體化學氣相淀積（RF-PECVD）

　　1.2甚高頻等離子體化學氣相淀積（VHF-PECVD）

　　1.3介質層阻擋放電加強化學氣相淀積（DBD-PECVD）

　　1.4微波電子回旋共振等離子體加強化學氣相淀積（MWECR-PECVD）

2PECVD設備的基本結構

　　2.1PECVD工藝的基本原理

　　在反應過程中，反應氣體從進氣口進入爐腔，漸漸擴散至樣品外觀，在射頻源激發的電場作用下，反應氣體分解成電子、離子和活性基團等。這些分解物發生化學反應，生成形成膜的初始成分和副反應物，這些生成物以化學鍵的情勢吸附到樣品外觀，生成固態膜的晶核，晶核漸漸生長成島狀物，島狀物繼承生長成延續的薄膜。在薄膜生長過程中，各種副產物從膜的外觀漸漸離開，在真空泵的作用下從出口排出。

　　PECVD設備重要由真空和壓力控制體系、淀積體系、氣體及流量控制、體系安全珍愛體系、計算機控制等部分組成。其設備結構框圖如圖2所示。

　　2.2.1真空和壓力控制體系

　　2.2.2淀積體系

　　2.2.3氣體及流量控制體系

　　在淀積時，反應氣體的多少會影響淀積的速率及其均勻性等，因此必要嚴酷控制氣體流量，通常采用質量流量計來實現正確控制。

　　3.1.1無法起輝

　　（1）射頻電源故障，檢查射頻源電源功率輸出是否正常。

　　（3）腔體極板清潔度不夠，用萬用表測量腔體上下極板的對地電阻，正常值應在數十兆歐以上，若非常，則清潔腔體極板。

　　（5）真空度太差，檢查腔體真空度是否正常。

　　（1）電源電流不穩，測量電源供電是否穩固。

　　（3）電纜故障，檢查電纜接觸是否優秀。

　　（1）樣片外觀清潔度差，檢查樣品外觀是否清潔。

　　（3）樣品溫度非常，檢查溫控體系是否正常，校準測溫熱電偶。

　　（5）射頻功率設置不合理，檢查射頻電源，調整設置功率。

　　（1）射頻輸入功率不合適，調整射頻功率。

　　（3）真空腔體壓力低，調整工藝氣體流量。

　　（1）檢查設備真空體系的波紋管是否有裂紋。

　　（3）手動檢查蝶閥開關是否正常。

　　3.2影響工藝的因素

　　3.2.1極板間距和反應室尺寸

　　（1）起輝電壓：間距的選擇應使起輝電壓盡量低，以降低等離子電位，削減對襯底的損傷。

　　3.2.2射頻電源的工作頻率

　　3.2.3射頻功率

　　3.2.4氣壓

　　3.2.5襯底溫度

　　襯底溫度對淀積速率的影響小，但對薄膜的質量影響很大。溫度越高，淀積膜的致密性越大，高溫加強了外觀反應，改善了膜的成分。

　　[1]陳建國，程宇航，吳一平，等.射頻-直流等離子體加強化學氣相淀積設備的研制[J].真空與低溫，1998，4(1)：30-34.

　　[3]陳萌炯.RF-PECVD和DBD-PECVD制備a-Si：H薄膜的性能研究及其比較[D].浙江：浙江大學，2006.

曹健

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