PECVD一般异常处理

PECVD：等离子增强化学气相淀积，英文全称为

Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition

目录：

一、镀膜原理

二、管式PECVD镀膜的各工艺参数具体控制范围

三、PECVD膜的作用、简述膜的特性。

四、常见的异常情况

管P部分

平板部分

一、镀膜原理

所谓等离子体，是指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、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。

等离子体在化学气相沉积中有如下作用：

(1).将反应物中的气体分子激活成活性离子，降低反应所需的温度；

(2).加速反应物在基片表面的扩散作用（表面迁移作用），提高成膜速度；

(3).对于基体表面及膜层表面具有溅射清洗作用，溅射掉那些结合不牢的粒子，从而加强了形成的薄膜和基片的附着力；

(4).由于反应物中的原子、分子、离子和电子之间的碰撞、散射作用，使形成的薄膜厚度均匀

间接等离子：等离子没有直接和硅片接触（Roth&Rau, 岛津）

直接等离子：等离子直接接触硅片( Centrotherm )

间接等离子直接等离子

等离子不直接接触硅片等离子直接接触硅片，会对硅片表面造成轰击

等离子高能量密度等离子低能量密度

高效的间接激活方式point-of-use的激活方式

downstream丧失有活性的反应物downstream短，反应物可以被激活

高频限制沉积区域低频可以满足较大的沉积区域

存在混合和沉积的均匀性问题混合和沉积降至最低的不均匀

硅片不会影响等离子的控制硅片会影响等离子的控制，会造成色差等影响

没有等离子加热等离子加热硅片，钝化效果会加强

只会由于机器本身产生色差片除了机器本身，还有其他原因产生色差片

原理：

管式PECVD的原理就是通过脉冲射频激发受热的稀薄气体进行辉光放电形成等离子体，通过两片相对应的石墨片加相反的交变电压使等离子在极板间加速撞击气体，运动到硅片表面完成镀膜过程。

影响镀膜效果主要的机器本身工艺参数有：

(1).镀膜工艺时候真空压力

(2).镀膜工艺温度

(3).镀膜工艺气体流量比

(4).镀膜工艺和总气体流量

(5).射频功率以及脉冲开关时间

(6).等离子体的沉积方向

由于管式PECVD是直接镀膜过程，镀膜效果会受到很多外界因素的干扰，并且这些干扰对膜的质量产生很严重的影响；

(1).石墨舟本身的使用状况

(2).硅片表面形貌的差异

二、管式PECVD镀膜的各工艺参数具体控制范围

1.镀膜工艺时候真空压力

真空压力对镀膜速率而言很重要，是成膜较为关键的因素，目前在尚德镀膜工艺保持稳定的情况下，管式PECVD的真空压力为；

156多晶：1700 mTorr ，大约相当于226.65 Pa。

125单晶：1700 mTorr ，大约相当于226.65 Pa。

2.镀膜工艺温度

管式PECVD工艺时温度为430℃--450℃

3.镀膜工艺气体流量比

156多晶：=5000sccm：600sccm (单位为每分钟标准立方厘米)

125单晶：=4200 sccm：500 sccm (单位为每分钟标准立方厘米)

4.镀膜工艺和总气体流量

5.射频功率以及脉冲开关时间

射频功率也是影响镀膜成膜的较重要的因素，也是优化工艺时必须考虑的因素，目前射频功率新工艺射频功率为；

156多晶：P=3800W ，=5 ms = 40 ms ,

平均功率为= 422.2W

125单晶：P=3250W ，=5 ms = 40 ms ,

平均功率为= 361.1W

6.等离子体的沉积方向

插片时硅片载体被工艺点固定，在硅片和石墨舟片接触很紧密的情况下（即硅片本身不弯曲，插片不翘起），等离子基本上是垂直撞击到硅片表面。

三、PECVD膜的作用、简述膜的特性。

1、氮化硅膜的减反效果

减反膜是利用了光的干涉原理，两个振幅相同，波程相同的光波叠加，结果光波的振幅加强。如果有两个光波振幅相同，波程相差λ/2，则这两个光波叠加，结果相互抵消了。减反膜就是利用了这个原理。在硅片的表面镀上薄膜，使得在薄膜的前后两个表面产生的反射光相互干扰，从而抵消了反射光，达到减反射的效果。

空气或玻璃折射率n=1 或者1.5

SiN减反膜的最佳折射率n= 1.9-2.1

硅本体折射率n=3.87

2、氮化硅膜的钝化效果

PECVD沉积SixNy薄膜有一定程度的表面损伤，同时薄膜中有较高含量的氢，容易和空位形成氢一空位对{V. H}+。空位还能增强氢的扩散，使氢与缺陷及晶界处的悬挂键结合，从而减少界面态密度和复合中心。正电荷{V. H}+也改善了SixNy/Si的界面状态。很多文献资料显示，有效少数载流子寿命和SixNy膜中的氢含量由一定的关系。多数情况下，氢含量较高，少子寿命也较大。但沉积温度改变时有所不同，可能是温度的升高更有利于粒子的运

动，使SixNy膜中更多的氢溢出，到达界面或进入硅中，消除悬挂键的活性，从而获得更高的少子寿命。这样，薄膜中的氢含量有可能降低。

合适条件的后退火能够进一步增强氢和氢一空位对{V. H}+的扩散，从而降低表面复合速率，获得更好的钝化效果。但是退火温度过高时，SixNy膜和硅中的氢都会向外扩散溢出，使氢含量迅速减少，少子寿命急剧下降，钝化效果消失。

PECVD沉积氮化硅膜后，单晶硅少子寿命的提高主要是因为好的表面钝化。对于多晶硅和其他低质量的硅片（如硅带），因为体内具有大量的空位、缺陷和晶界等，除了表面钝化效果。因此，低质量硅片的氢钝化效果更明显。

3、氮化硅膜的抗干扰效果

氮化规的主要性质是对、O、Na、Al、Ga、In等都具有极强的扩散阻挡能力，使它成为一种较理想的保护电池的材料。

4、膜的特性

密度：3.19

熔点：1900℃

硬度：1000-2500

电阻率：

结晶晶系：六角晶系

晶格常数：a=0.76nm c=0.291nm

介电常数：5-6

击穿场强：

四、常见的异常情况

管P部分

1.边缘水纹

原因：因2#HF槽吹干效果不佳，导致正面边缘生产洛合物，再加上碱洗不干净最终导致边缘水纹；（三楼Kuttler刻蚀）

解决：改善2#槽吹干效果，将碱槽浓度加大

2.红片

原因：(1).沉积时间过短；

(2).减薄量过低；

(3).石墨舟使用次数过多

(4).石墨舟预处理效果不佳

解决：(1).根据实际情况调整镀膜时间；

(2).根据已镀膜完片子的情况，结合对应的减薄量，实时调整镀膜时间；

(3).检查操作记录，确认舟已使用多少次，如果使用次数过多就要求员工将石墨舟作刻蚀处理

(4).对该石墨舟尽早做刻蚀处理

3.淡蓝

原因：(1).沉积时间过长；

(2).减薄量过高；

解决：(1). 根据实际情况调整镀膜时间；

(2).根据已镀膜完片子的情况，结合对应的减薄量，实时调整镀膜时间；

4.镀膜呈彩虹状