等离子体增强化学气相沉积设备PECVD配置和技术指标

等离子体增强化学气相沉积设备（PECVD）配置和技术指标

1.系统描述

1.1设备主要功能及特点

设备利用平板电容式辉光放电原理，将通入沉积室的工艺气体解离并产生等离子体，被解离的基团在等离子体中重新发生化学反应，在具有一定温度的基片上沉积形成薄膜。经外加电磁场，可根据工艺调节等离子体的密度和能量，精确控制薄膜的生长速率和微结构。

1.1.1可生长材料（可选配）：

❖硅基（Si）薄膜：非晶硅（a-Si）、多晶硅（poly-Si）、氧化硅（SiO x）、氮化硅（Si x N y）等

❖碳基（C）薄膜：石墨、类金刚石（DLC）、碳纳米管（CNTs）、碳纳米线（CNWs）等

❖硅锗合金（SiGe）、钨硅合金（WSi2）、W、SiC

1.1.2上下极板间距1~6cm范围内在线可调。

1.1.3系统采用计算机控制，液晶显示屏、鼠标键盘操作，Windows会话界面，操作简单

方便，并支持自动控制和手动控制两种方式，可实现真空系统及工艺过程全自动化操作。

1.2系统组成及设备结构

设备主要由高真空沉积室、真空获得系统、真空测量系统、电源系统、气路系统、恒压系统、电气控制系统、自动控制系统、报警系统等部分组成。

1.2.1高真空沉积室

真空沉积室采用SS304优质不锈钢制造，桶形卧式结构，上升盖形式。放电电极采用平行平板电容式结构，上部为带有喷淋式多层匀气盘的射频阴极，下部为可加热的阳极工件台。上下电极间距可在线自动调节，调节范围1~6cm。

1.2.2真空获得系统

样片室为低真空系统，由一台直联旋片式真空泵抽气。

真空沉积室通过一台分子泵及一台直联旋片式真空泵组成抽气系统，将真空室抽至高真空，分子泵与真空室之间由一台超高真空气动插板阀连接。直联旋片式真空泵出气口带有N2稀释管道。

1.2.3真空测量系统

系统配有一台数字显示复合真空计，低真空、高真空数据分别由电阻规和电离规测量。

1.2.4恒压系统

腔体开有一个旁路抽口，通过一个碟型压力调节阀连接至罗茨泵，经进口薄膜规测量，由恒压控制软件控制，用于在薄膜沉积时维持压力恒定。

1.2.5电源系统

设备配置一台500W射频（13.56MHz）电源及自动匹配器，射频输出功率采用全自动控制。

1.2.6样片加热系统

采用铠装加热器，加热温度~600℃，PID自动测温、控温，多段控温模式，控温精度±1%。

1.2.7气路系统

设备标准配置采用4台质量流量控制器控制4路气体进气，通过选配最多可加至6路气体。气体管路采用1/4英寸316L不锈钢硬管，管路接头连接形式采用VCR 或双卡套密封。

设备配置一个电磁充气阀，可连接干燥N2用于解除真空。

1.2.8自动控制系统

自动控制系统采用PLC、工控机、上位机控制软件共同控制，配置液晶显示屏，由无线鼠标键盘操作，Windows风格会话界面，操作简洁直观。操作者可选择全自动及非全自动模式。

系统开放了工艺编程端口，用户可根据实际使用需求设置不同的工艺参数，即可实现真空系统及工艺过程全自动化操作。

系统配有设备运行参数记录功能，可对设备的每一步操作进行数据采集，实时

监控设备运行状态。

1.2.9安全保护及自动报警系统

设备设有互锁、异常断电自动记忆、自动工艺编程校验等安全保护措施，使非恶意的人为操作失误不会导致系统硬、软件的损坏。系统支持诸如缺水故障、分子泵故障、通讯故障等情况下的自动报警。

2.主要技术指标

2.1真空室数量：单室，不锈钢桶形卧式结构，上掀盖形式

2.2极限真空：优于6.67×10-5Pa（环境湿度≤55%，系统经烘烤除气）

2.3系统漏率：优于6.67×10-7Pa·L/s。

2.4升压率：停泵关机12小时后真空度小于5Pa。

2.5抽气速率：短暂开腔后，由大气抽至5×10-3Pa时间小于15分钟，抽至5×10-4Pa时

间小于40分钟。

2.6可沉积材料：

❖硅基（Si）薄膜：非晶硅（a-Si）、多晶硅（poly-Si）、氧化硅（SiO x）、氮化硅（Si x N y）等

❖碳基（C）薄膜：石墨、类金刚石（DLC）、碳纳米管（CNTs）、碳纳米线（CNWs）等

❖硅锗合金（SiGe）、钨硅合金（WSi2）、W、SiC

2.7沉积速率：0.1～100nm/min（视具体工艺）

2.8薄膜不均匀性：Φ150mm范围内优于±5%

2.9沉积室规格：Φ360×230mm

2.10工件台尺寸：Φ200mm

2.11匀气盘尺寸：Φ150mm

2.12上下电极间距：1~6cm范围内自动在线可调

2.13样片大小及数量：最大Φ150mm尺寸样片1片

2.14射频电源：1

3.56MHz，500W，自动匹配

2.15气路：标准4台MFC控制4路气体单独进气，最多可选至6路。1/4英寸316L不锈

钢硬管，VCR或双卡套密封。

2.16主工艺气体配置（可选配）：

硅基（Si）薄膜：SiH4、CH4、H2、N2O、CO2、NH3、N2、Ar、B2H6、PH3

碳基（C）薄膜：CH4、C2H2、H2、Ar

其他：WF6、GeH4

工件台加热：铠装加热器，加热温度~600℃，PID自动测温、控温，多段控温模式，控温精度±1%

2.17保修期：整机保修叁年，终身维修服务。

3.设备配置