CVD制程工艺及设备介绍教学内容

真空腔室
成膜 气体
ＲＦ电源
电 极
Plasma
排气
加热器
排气
反应压力 基板温度 使用产业
大气 700~800℃
IC
真空 700~800℃
IC
真空 200~400℃ LCD，IC，Solar
PECVD反应原理
Plasma的概念
通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态,它是一种中 性、高能量、离子化的气体，由是大量的带电的正粒子、负粒子（其中包 括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体，其 中正电荷和负电荷的电量相等，故称等离子体（Plasma）。
CVD制程工艺及设备介绍
2014年05月10日 李广录
主要内容
1.PECVD制程工艺介绍 2.PECVD设备介绍
PECVD制程工艺介绍
1.TFT-LCD基本概念 2.CVD工程目的及原理介绍 3.PECVD设备及反应原理 4.工艺参数及检查项目
TFT-LCD基本概念
Thin Film Transistor Liquid Crystal Display 薄膜晶体管液晶显示器
等离子体（Plasma）形成中电子碰撞引发的过程
类型 说明
分解(Dissociation) e+CCl4 →e+Cl+CCl3
关键点 •经由化学反应或热分解 •薄膜的材料源由外加气体供给 •制程反应物必须为气相的形式
几种常见CVD比较
种类 设备简图
热CVD
AP-CVD (Atmospheric Pressure CVD)
LP-CVD（Low Pressure CVD）
成膜气体
基板
等离子CVD
PE-CVD (Plasma enhanced CVD)
D(漏电极)
Drain
CVD工程在TFT流程中的作用
Pas-SiNx层
a-Si层
G-SiNx 层
N+ a-Si层
TFT断面图
CVD各层膜的用途及特性要求
作用
G-SiNx（栅极绝缘层） a-Si（通道层）
N+ a-Si（欧姆接触层） Pas-SiNx（绝缘保护层）
绝缘保护 电子沟道 信号线性传输 绝缘保护
气体放电
激光压缩
电晕放电
辉光放电
电弧放电
人为产生等离子体的主要方法
射线辐照
Plasma包含 neutral gas atoms or
molecules ions free radicals Electrons photons
其中辉光放电(Glow Discharge）所产生的等离子体在薄膜材料的制备技术中得到了非常广泛 的应用，Sputter和CVD设备采用的正是辉光放电来产生等离子体。
光刻(Lithograph)
湿蚀刻 （WET Etch）
干蚀刻 （Dry Etch）
Resist剥离
外观检查
Pattern修正（断 线修正）
CVD工程在TFT流程中的作用
像 素 电 极
Drain电极
TFT模式图（平面)
Pas-SiNx N+ a-Si a-Si
G-SiNx TFT模式图（断面)
Pixel模式图
TFT基本概念
G
G
S
D
S
D
D ata lin e
S
D
G ate line
a-S i工 作 层
G
C lc
Cs
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CVD工程在TFT流程中的作用
（受入洗净） 成膜前洗净
PVD 成膜 （ Physical
Vapor Deposition）
CVD 成膜 (Chemical Vapor
Deposition)
特性要求 电介质系数高 电子迁移率高 形成欧姆接触 抗化学腐蚀性好，抗潮湿
CVD原理介绍
CVD (Chemical Vapor Deposition )化学气相沉积
借由气体混合物发生的化学反应，包括利用热能、等离子体(Plasma)或 紫外光（UV）照射等方式，在基板 (Substrate)表面上沉积一层固态化合物 的过程。
ＴＦＴ-ＬＣＤ 结构图
CF 黑矩阵
偏光片
玻璃
公共电极 液晶层
扫描线 TFT 信号线
象素电极 偏光片
背光源
TFT-LCD名词解释
分辨率（Display Resolution ）：显示器上水平方向和垂直方向上相素 （Pixel）的数目。注：一个相素有R、G、B三个子相素（Sub-Pixel）。 对比度（Contrast Ratio）：显示器最大亮度值（全白）与最小亮度值（全黑） 之比值。一般TFT-LCD的对比值为200:1至400:1。 视角（Viewing Angle）：在大角度观看的情况下，显示器亮暗对比变差会 使画面失真，而在可接受的观测角度范围就称为视角。 反应时间（Response Time）：从输入信号到输出影像所经历的时间，一般 液晶显示器反应时间为20~30毫秒。（标准电影格式每画面为40毫秒）
➢集体效应起主导作用：等离子体中相互作用的电磁力是长程的库仑力。
Plasma产生原理
在气压恒定的条件下，对气体增加能量(热能，电能等)，当气体中的温 度足够高时，气体中的分子就会分解为原子气。进一步升高温度，原子就 会分解为带电的自由离子(电子和正离子)，此时气体进入等离子体态。
等离子体产生
热电离
等离子体是宇宙中存在最广泛的一种物态，目前观测到的宇宙物质中, 99%都是等离子体, 但分布的范围很稀薄。
注意点
➢非束缚性：异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是带正负电荷的粒子 （电子、离子），而不是其结合体。
➢粒子与电场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电场（外场以及粒子产生的自洽场）的 运动紧密耦合，不可分割。
Gate电极
Gate绝缘膜 a-Si半导体膜 Passivation钝化膜
（PECVD）沉 积
Data线 (数据线)
TFT等效电路
Gate线 (扫描线)
G(栅极) Gate
Hale Waihona Puke Baidu
G(栅电极或闸极)Gate
有源层 a – Si层
= S(源电极)Source D(漏电极)Drain
S(源电极)
Clc
Cs
Source
Thin Film：薄膜，膜厚在um(10-6m)级以下 Transistor：电晶体，固态半导体元件，作为一种可变开关，基 於输入的电压可控制输出的电流 Liquid Crystal：液晶，不同轴向透光性不同，具有依照电场方 向旋转排列功能 Thin Film Transistor：Control the pixel signal on/off Liquid Crystal：Control the light polarization