等离子体增强化学气相沉积设备说明书

中国电子科技集团公司第四十八研究所

M82200-3/UM型

等离子体增强化学气相淀积设备

使

用

说

明

书

中国电子科技集团公司第四十八研究所

目录

1 概述

2 结构特征与工作原理

3 主要性能指标

4安装与调试

5使用与操作

6常见故障分析与排除

7保养与维修

8安全防护及处理

9运输、贮存与开箱检查

10重量与外形安装尺寸

11文件资料

1 概述

PECVD设备的特点

1.1.1 利用高频电源辉光放电产生等离子体对化学气相沉积过程施加影响的技术被称为等离

子体增强CVD。电子和离子的密度达109~1012个/cm3，平均电子能量可达1~10ev。1.1.2 成膜过程在真空中进行，大约在5~500Pa范围内。

1.1.3 由于等离子体存在，促进气体分子的分解、化合、激发和电离，促进反应活性基团的

生成，从而降低沉积温度。PECVD在200℃~500℃范围内成膜，远小于其它CVD在700℃~950℃范围内成膜。

1.1.4 PECVD成膜均匀，尤其适合大面积沉积。

1.1.5 如果用于刻蚀可以刻蚀0.3μm以下的线条。

1.1.6 由于在氨气压条件下，提高了活性基团的扩散能力，从而提高薄膜的生长速度，一般

可达（30-300）nm/min以上。

1.2PECVD设备的主要用途

1.2.1 利用等离子体聚合法可以容易地形成与光的波长同等程度的膜厚。这样厚度的膜与光

发生各种作用，具有光学功能性。即：具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用。

由于这种性质的存在，低温沉积氮化硅减反射膜，以提高太阳能电池的光电转换效率。

1.2.2 用于集成光电子器件介质Si Y N X膜的制备，如半导体集成电路的衬底绝缘膜、多层布

线间绝缘膜以及表面纯化膜的生长。

1.2.3 在医用生体材料的表面改性，功能性薄膜的制备等。

1.2.4 在电子材料当中可制成无针孔的均一膜、网状膜、硬化膜、耐磨膜等。

1.2.5 在半导体工艺中不仅用于成膜，而且用于刻蚀，也是一个较为理想的设备，它可刻0.3

μm以下的线条。

PECVD设备的品种规格

C1M82200-1/UM （适用156×156以下方片，70片/批，适合科研和教学用）

C3M82200-2/UM (156×156以下方片，适合科研和教学以及小规模生产线用)

C3M82200-3/UM (156×156以下方片，适合大规模生产线用)

型号的组成及其意义

使用环境及工作条件

1.5.1 环境温度＜25℃

1.5.2 相对湿度＜75%

1.5.3 净化等级1000级~10000级

1.5.4 电源三相五线，380V/50HZ，≤50KW/管

1.5.5 供水水压0.2MPa~0.4MPa

1.5.6 供气SiH4NH3N2O2CF4五路气体，气压0.2MPa~0.45MPa

1.5.7 配排风排毒装置

1.5.8 整机要有一条较理想的大地线（高频电源专用线）

对环境及能源的影响

PECVD设备本身对环境及能源没有任何影响，若用户采用不同的工艺，使用不同的气体可能对环境稍有影响，但由于用气量非常小，不会造成任何危害。

安全

本设备在设计过程中已充分地考虑了安全因素，只要用户不违反操作规程绝不会出现安全事故。唯一可能在工艺过程中使用易燃气体SiH4，气体源应远离操作台，工作场地禁止使用明火，工作人员禁止吸烟。所有气路管道不允许有任何泄漏点。

2 结构特征与工作原理

2.1 总体结构共分六个部分，见图2-1

图2-1

总体结构图

2.2 工作原理

随着电子工业的发展，大规模集成电路（LSI ）技术要求在数平方毫米大小的面积内载有

几千、几万个功能，且必须保证其高度的可靠性。为了在这样微小的世界中创造出“微型巨人”，全世界进行了多种多样的技术革新，LSI 的重要的工艺过程—薄膜形成技术也在不断革新，利用等离子放电技术—等离子体CVD 技术就是其中之一。以高可靠性纯化技术被开发的等离子体CVD 技术70年代以来已成为研究的热点，并将不断成长为一项成熟的技术。应用等离子CVD 法形成的代表性材料是等离子体氮化硅膜（Si 3N 4）和等离子体氧化硅膜（SiO 2或PSG ）。它的生成温度比普通的化学气相沉积的膜温度要低得多，且性能优良。PECVD 生成膜的反应过程是：

SiH 4 + NH 3

Si 3N 4 + H 2↑ 3SiH 4 + 4NH 3 Si 3N 4 + 12H 2↑

但是并不是说此类设备完美无缺。此台PECVD 设备，如果不根据设备的特性，摸索出

一套成熟的工艺条件，膜的性质是不稳定的。如需要考虑的参数有：①生成温度；②生成气体比；③生成压力；④RF 功率；⑤排气速率；⑥沉积速率。因为这些参数完全靠实践来掌握，理论只提供一个分析的基础。

2.3 主要部件的功能及其工作原理 2.

3.1 电热炉（工艺管）

电热炉是特制的高可靠性的发热体，是经过特殊工艺制成，它对恒温区的长度、精度以

及稳定度提供了基础，是影响成膜速率和均匀性的必要条件之一。工艺管是引进美国的产品，具有口径大、壁厚均匀无气泡的优良性，它水平置于炉体的中央，两端配有密封法兰，可生

200~400℃ 50Pa~300Pa

产8英寸圆片、6英寸方片，同时经特殊磨口为真空密封提供可靠保证。

2.3.2 推舟系统

推舟系统采用软着炉的方式，即将石墨舟放到反应管内部后，推舟机构将退出，自动门关上。

载片舟是经特殊设计，在X轴、Y轴、Z轴三个方向可微调，再精加工而成。它直接影响到电场的分布、等离子的产生、气流的走向、膜的品质。成膜压力甚至气体的流量都与此结构有关。所以是本设备的核心部件。

2.3.3 气路单元

气路单元是一个独立体，它的所有使用元器件都是进口产品，具有控制精确、动作可靠，布局合理，为安全生产提供一个先决条件。

2.3.4 电气总控及计算机控制

本台设备计算机自动控制。装片取片由人工操作。同时有多种报警系统，如超温报警、停水报警、断偶报警等。

提示：有关计算机操作系统另有说明书。

2.3.5 真空系统

真空系统是本台设备的关键之一，它是由罗茨泵机组、电动调节阀、电磁挡板阀、压力传感器、真空管道等组成。

注意：气路及真空系统应严格按操作说明进行，否则易燃易爆！