PECVD工艺简介

● 表面钝化作用 SIN薄膜性质如下 薄膜性质如下： SIN薄膜性质如下： 1.结构致密 结构致密， 1.结构致密，硬度大 2.能抵御碱金属离子的侵蚀 2.能抵御碱金属离子的侵蚀 3.介电强度高 3.介电强度高 4.耐湿性好 4.耐湿性好 5.耐一般的酸碱 耐一般的酸碱， HF和热 和热H3PO4 5.耐一般的酸碱，除HF和热H3PO4 所以SIN SIN薄膜可以用来保护半导体器件表面不受污染物 所以SIN薄膜可以用来保护半导体器件表面不受污染物 质的影响。 质的影响。
● PECVD优点 PECVD优点 对比：APCVD—常压CVD 700CVD， 对比：APCVD—常压CVD，700-1000℃ LPCVD—低压CVD CVD， 750℃， LPCVD—低压CVD， 750℃，0.1mbar PECVD—300℃， PECVD—300-450 ℃，0.1mbar 由上可知PECVD PECVD的优点是实现了薄膜沉积工艺的低温化 由上可知PECVD的优点是实现了薄膜沉积工艺的低温化 <450℃）。因此带来的好处： ）。因此带来的好处 （<450℃）。因此带来的好处： 1.节省能源 节省能源， 1.节省能源，降低成本 2.提高产能 2.提高产能 3.减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减 3.减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减 PECVD另一个优点是低压沉积 另一个优点是低压沉积， PECVD另一个优点是低压沉积，这样就显著提高了沉积 薄膜的均匀性！ 薄膜的均匀性！
● 体钝化作用 对于Mc Si，因存在较高的晶界、点缺陷（空位、 Mc— 对于Mc—Si，因存在较高的晶界、点缺陷（空位、填隙 原子、金属杂质、 氮及他们的复合物） 原子、金属杂质、氧、氮及他们的复合物）对材料表面和 体内缺陷的钝化尤为重要。 体内缺陷的钝化尤为重要。 在SiN减反射膜中存在大量的H，在烧结过程中会钝化晶 SiN减反射膜中存在大量的H 减反射膜中存在大量的 体内部悬挂键。应用PECVD Si3N4可使表面复合速度小于 体内部悬挂键。应用PECVD Si3N4可使表面复合速度小于 20cm/s。 20cm/s。
● 气体反应式
3SiH 4 → SiH 3 + SiH 2 + SiH 3− + 6 H +
400 ℃ 等离子体 − 2−
2 NH 3 → NH 2 + NH 2− + 3H +
400 ℃
等离子体
−
3SiH 4 + 4 NH 3 → Si 3 N 4 + 12H 2 ↑
400 ℃
等离子体
设备简介
● 工艺流程 1.反应气体进入真空反应室 反应气体进入真空反应室， 1.反应气体进入真空反应室， 被电离成等离子体； 被电离成等离子体； 2.硅片被加热到400度 2.硅片被加热到400度，进入真 硅片被加热到400 空反应室； 空反应室； 3.气体相互反应， 3.气体相互反应，在硅片表面 气体相互反应 上沉积薄膜。 上沉积薄膜。
● 减反膜原理 在左图中示出了四分之一波长 减反射膜的原理。从第二个界面 减反射膜的原理。 返回到第一个界面的反射光与从 第一个界面的反射光相位相差 180度 180度，所以前者在一定程度上 抵消了后者。 n1d1=λ/4。 抵消了后者。即n1d1=λ/4。 空气或玻璃 n0=1 or 1.5，硅 1.5， SiN减反膜的最佳折 n2=3.87 ，SiN减反膜的最佳折 射率n1 n1为 1.9或2.3。 射率n1为 1.9或2.3。
● PECVD设备外观 PECVD设备外观● PE来自VD设备结构 PECVD设备结构
1
2
3
4
5
1.进料腔 2.加热腔 3.工艺腔 4.冷却腔 5.出料腔 1.进料腔 2.加热腔 3.工艺腔 4.冷却腔 5.出料腔
工艺控制
● PECVD检验参数 PECVD检验参数 1.看颜色是否合格 合格的颜色为深蓝、蓝色、淡蓝） 看颜色是否合格（ 1.看颜色是否合格（合格的颜色为深蓝、蓝色、淡蓝） 2.色差和水印不超过整体面积的5% 2.色差和水印不超过整体面积的5% 色差和水印不超过整体面积的 3.检验标准:折射率为2.0-2.20,膜厚在653.检验标准:折射率为2.0-2.20,膜厚在65-85nm 检验标准 2.0 膜厚在65
PECVD工艺简介 PECVD工艺简介
赵建东 2009.5.28
目录
● PECVD原理 PECVD原理 ● 工艺原理 ● 设备简介 ● 工艺控制
PECVD原理 PECVD原理
● PECVD定义 PECVD定义 PECVD英文全称为 英文全称为Plasma PECVD英文全称为Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition， 等离子增强型化学气相沉积” Deposition，即“等离子增强型化学气相沉积”，是一种 化学气相沉积，其它的有HWCVD LPCVD，MOCVD等 HWCVD， 化学气相沉积，其它的有HWCVD，LPCVD，MOCVD等。 PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体 PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体 电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强， 电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很 容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。 容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。 ● 等离子体定义 等离子体：气体在一定条件下受到高能激发，发生电离， 等离子体：气体在一定条件下受到高能激发，发生电离， 部分外层电子脱离原子核，形成电子、 部分外层电子脱离原子核，形成电子、正离子和中性粒子 混合组成的一种形态，这种形态就称为等离子态。 混合组成的一种形态，这种形态就称为等离子态。等离子 体从宏观来说也是电中性，但是在局部可以为非电中性。 体从宏观来说也是电中性，但是在局部可以为非电中性。
● 外观检查
表 面 发 白 白 点
表面状况良好 色 差
表 面 脏 片
● 氮化硅颜色与厚度的对照表
● 工艺参数调整
● PECVD调整原则 PECVD调整原则
工艺原理
● PECVD目的 PECVD目的 PECVD在太阳能电池中的应用是在太阳能电池扩散面沉 PECVD在太阳能电池中的应用是在太阳能电池扩散面沉 积深蓝色薄膜-SiN膜 积深蓝色薄膜-SiN膜。 SiN薄膜的作用如下 薄膜的作用如下： SiN薄膜的作用如下： 1.减反膜 1.减反膜 2.表面钝化作用 2.表面钝化作用 3.体钝化作用 3.体钝化作用