PVD基础知识

四、PVD品质分析
PVD的品质不良可以归纳为以下几类： ①黑点：沉积时扫穿背电极，或掩膜胶带没压实边缘烧焦； ②烧黑：有头发或其它异物掉落在膜面上，导致烧黑； ③剥落：沉积时附着力不足； ④电阻大：沉积时铝膜偏薄； ⑤花纹：沉积时背膜有树状条纹。


放映结束 谢谢观看
2、真空系统
PVD泵组分为:罗茨泵、机械泵和分子泵。 ①罗茨泵：在1~100pa有较大抽速，弥补了旋片式机械泵 抽速小的缺陷。罗茨泵不能从大气压开始工作，也不能直接 将气体排出大气，因此它必须配以前级泵。 ②机械泵：主要室抽大气，抽气体时气压变高，气压还未达 到1atm时，部分水蒸汽凝结成液体，混入泵油中的水珠蒸发 变成水蒸汽进入泵体，影响抽气效果，真空泵油中混入水珠 后，使油性恶化。机械泵油小气孔掺气阀门，在气体未凝结 成水之前，将水汽排出。 ③分子泵：分子泵抽高真空，5pa一下才可以开启，大于 50pa会烧坏。
5、PVD工艺目的：
①沉积AL作为背电极，收集单位面积载流子； ②减少出射光，提高光在非晶硅薄膜中的利用率； ③填充2nd激光凹槽，作为子电池正负电极的内连导线；。
二、PVD八大系统
1、真空室


｛

PVD真空室可以分为五室、八室、十室， 一车间的为五 室、八室，二、三车间的为八室，四车间的为十室。 十室PVD是在八室PVD的基础上多了两个溅射室。 真空状态可以分为三种： 低真空：10 E2 pa ~10 E5 pa 中真空：10 E-1 pa~10 E2 pa 高真空：10 E-5 pa~10 E-1 pa 溅射室溅射真空度一般为：9.9 E-2~9.9 E-1 pa
②直流溅射：
直流溅射用的是直流电源； 直流靶可以分为：银靶、铝靶、镍镉靶； 直流溅射的原理： 直流溅射过程中有一系列物理化学反应：如：二次粒子发 射、阴极溅射、气体的解吸与分解、阴极被加热； a、阴极溅射： 在溅射室中通入的Ar气在高压作用下电离成Ar正离子和电 子， Ar正离子在阴极作用下加速，与靶材撞击释放能量，Al 原子脱离晶格束缚， Al原子高速度飞向基片，沉积形成薄膜。

6、工件传送系统
PVD 每个腔室都有一个电机，电机的转速由变频器控制 1、2、3、8、9、10室是高速传送。4、5、6、7室是低速传 送。调整高速度和低速度的参数，可以改变其大小。 7、冷却系统 PVD冷却系统由两种:水冷与风冷；风冷是讲热气流直接 通过管道排出去。 ①进出片室与溅射室的大组合泵属于水冷； ②隔离室两个小组合泵属于风冷。 ③靶材冷却时是与总冷却水管独立开来，靶材冷却时需要 较低的温度。
一、气相沉积
气相沉积可以分为三类：

1、PVDFra Baidu bibliotek

2、CVD
3、PECVD
｛ ｛ ｛
真空蒸镀 离子镀 溅射镀
常压CVD 低压CVD 光CVD 金属有机化合物热分解 射频PECVD 直流PECVD 射频直流PECVD
4、PVD全称：
物理气相沉积（Physical vapor dispotion)

b、直流溅射室；
直流靶材的结构：直流靶材可以为Al靶、银靶或镍镉靶。
Al靶冷却效果较好，比较常用； Ag靶电导率较大，镀出来的膜电阻较小，但是容易脱膜， 在镀过ZnO或功率小于5kw时不易脱膜。 NiCr靶电阻太大，比较不常用。 在低速和功率相同时，不同靶材的电阻如下： 靶材 电阻R（欧） Al 3 Ag 0.9 NiCr 90
③隔离室：




作用：隔离进片室和溅射室，使溅射室的高真空不会受到 进片室的中真空影响，提高溅射镀膜的效果。 隔离室有钢管制成的加热棒，用于给芯片加热。 ④缓冲室: 作用：进行高低速度转换，使芯片在溅射室内处于低速状 态，增加膜厚，在进出片室隔离室处于高速状态，降低PVD 的镀膜时间。 缓冲室与隔离室一样，有钢管制成的加热棒，用于给芯片 加热。
三、PVD腔室结构
（原理图见版书） PVD有十个腔室：进片室、隔离室1、缓冲室1、溅射室1、2、 3、4、缓冲室2、隔离室2、出片室。 ①上料台： 上料台有三个感应器，只有后两个感应器同时亮时才会自动 定位，进片室门阀自动打开。两组间隔时间由加热时间和传 动速度决定，一般大于68秒。 上料之前需要进行掩膜，掩膜的目的是防止边缘镀铝后扫边 未扫干净，造成边缘短路，功率降低。 ②进片室： 作用：在真空状态与大气状态进行交替，使芯片能够进入高 真空的隔离室和溅射室。 进片室有碘钨灯用于加热。

b、二次粒子发射（原理图见版书）
Al正离子轰击阴极时，发生二次粒子发射产生二次电子， 二次电子在靶表面以摆线方式前进。二次电子在阴极暗区被 加速到相应的速度称为一次电子。一次电子进入辉光区，能 量低于Ar气电离所需要的能量，激发产生强烈的辉光。因此 磁控溅射过程伴随着辉光效应。直流二级溅射的放电是靠正 离子轰击阴极所产生的二次电子经阴极暗区加速后去补充一 次电子的消耗来维持溅射过程。溅射效应室手段，沉积是目 的，电离效应室条件。
⑤溅射室：
PVD有四个溅射室，前两个是中频溅射（ZnO)室，后两 个室是直流溅射室。 a、中频溅射室； ZnO靶材的结构： ZnO靶材属于陶瓷，有三层结构：ZnO 层、铟层和铜层。在ZnO靶材与冷却箱之间加了一层石墨， 用于加强冷却效果。 ZnO靶材的作用：能更有效地减少出射光，提高光在非晶 硅薄膜中的利用率。

3、进气系统
PVD进气系统主要有：破空阀，Ar气、氧气门阀。 破空阀将外界空气放入真空腔室内部。 Ar气、氧气门阀主要用来在溅射室通入Ar气、氧气等正常 工艺所需气体。

4、真空测量系统：
PVD每个腔室都有一个真空硅，它有一个探针伸入到真空 室内，在中真空和高真空状态测量较准确，在低真空状态测 量较准确。 5、加热系统： PVD 进片室、隔离室、缓冲室都由碘钨灯或者钢管进行加 热的部件，加热主要是工艺需要。
8、磁控溅射靶：






磁控溅射分为四种： 直流溅射、射频溅射、脉冲溅射、中频溅射。 我们的PVD只用到了中频溅射与直流溅射； ①中频溅射： 中频溅射用的是中频电源； 中频电源用的室两个相位不同、振幅相同、频率相同的电 压； 中频电源 的作用：避免了阴极消失，阴极中毒，提高了 磁控溅射靶的稳定性； 中频靶的原理：它利用孪生靶溅射系统，即将中频交流电 的两输出端，接到闭合磁场非平衡溅射的各自阴极上；