PECVD鍍膜技術(shù)簡述

1、PECVD鍍膜技術(shù)簡述報告人：姚騫報告人：姚騫 日期：日期：2010-3-9 OutlinepPECVD技術(shù)分類pPECVD技術(shù)簡介pPECVD技術(shù)比較p小結(jié) PECVD技術(shù)分類技術(shù)分類PECVD直接法直接法間接法間接法管式PECVD系統(tǒng)板式PECVD系統(tǒng)微波法直流法日本島津Roth&RauOTBCentrotherm、四十八所、七星華創(chuàng)平板型p直接法和間接法的區(qū)分，主要基于激發(fā)等離子體是否在腔室內(nèi)還是在腔室外，如左圖所示p一般而言，氨氣先于硅烷等離子化，而是否為直接或間接主要是指氨氣電離的區(qū)域的差異p 德國Centrotherm、國產(chǎn)48所/SevenStar/捷佳偉創(chuàng)_爐管式直接型

2、爐管式直接法PECVD通常的頻率為40KHZ，沉積速率較慢，且對表面損傷嚴重，但是鈍化效果較佳，尤其是體鈍化效果最好；為減小對表面造成的損傷，采用脈沖式的間斷低頻場，在電學(xué)控制及沉積穩(wěn)定性方面較佳。國產(chǎn)管式PECVD與Centrotherm之間的異同。從原理及鍍膜方式上，前后二者沒有實質(zhì)性的差別，采用相同的原理和相同的方式進行氮化硅薄膜的沉積，主要的差異體現(xiàn)在三個方面：a)Centrotherm工藝控制靈活、安全、便捷，在工藝程序上可 操作性更大；在溫控、功率和氣壓控制方面，國產(chǎn)PECVD也存在著一定的差距；b)安全性能更好，穩(wěn)定性好，在起始階段，國產(chǎn)設(shè)備與Centrotherm沒有太大的差別

3、，但隨著工藝運行的次數(shù)增加，其工藝穩(wěn)定性差別明顯，國產(chǎn)設(shè)備鍍膜均勻性略差；c)自動控制系統(tǒng)更安全、便捷。 管式PECVD最大的缺陷在于因使用石墨舟作為電極，而隨著石墨舟使用次數(shù)的增加，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能均會大幅下滑，會導(dǎo)致鍍膜品質(zhì)變差。 各種各種PECVD技術(shù)簡述技術(shù)簡述p Roth & Rau_平板式微波間接型p OTB_直流間接型 直流法的沉積速率很高可達20nm/s，遠高于其他PECVD。主要原因在于其等離子體分成上游和下游兩個腔體，在上游腔體氣體壓力很高，達到亞大氣壓(sub-atmospheric pressure時，離化率可達10%；由于上下游存在氣壓差別，因此下游腔室的分解

4、不會影響上游；電源是直流的，因此也會使得操作容易。更加關(guān)鍵的是，由于在下游氣體腔室沒有等離子體，因此沒有對襯底的轟擊。OTB PECVD另一個最大的優(yōu)點在于其獨特的三角等邊等離子源分布，且鍍膜面向上，具有極佳的鍍膜均勻性。 微波法通常的頻率為2.45GHZ，頻率很高。由于頻率很高，等離子進入硅片表面較淺，鈍化效果較差，尤其是體鈍化效果很差。微波法對硅片表面的轟擊較小，鍍膜均勻性較好，沉積速率較快，約為1nm/S，且較之于爐管式PECVD，耗氣量較小。微波法溫度難于控制，目前尚無明顯改進，加之腔室內(nèi)大量沉積氮化硅，導(dǎo)致腔室潔凈度隨著工藝運行而逐漸變差，膜質(zhì)致密性較差。PECVD技術(shù)比較技術(shù)比較P

5、ECVD技術(shù)類型方法電極頻率溫度沉積速率點間均勻性片間均勻性表面損傷表面鈍化 體鈍化膜致密性光譜響應(yīng)Centrotherm/48所/捷佳偉創(chuàng)直接硅片/石墨板40K100-6000.1-0.3nm/s4%4%嚴重很差很好很好短波很差，長波很好Roth&Rau間接微波源2.45G250-4501.5nm/s3%4%最輕很好很差很差短波很好，長波很差OTB直接直流電極0250-4504-20nm/s2%2.5%輕差一般很差短波較好，長波較差p整體來講，各種PECVD技術(shù)主要的區(qū)別在于頻率、電極及沉淀方式，尤以頻率最為顯著。DC 40-100kHz 13.56MHz 2.45GHz 離子濃度離

6、子能量主要的頻率源有射頻和微波源兩種，頻率越高，離子密度越大，頻率增加時，電場強度降低，離子能量也下降，對靶材的轟擊作用減弱，即頻率越高，離子濃度越大，相應(yīng)的離子能量越小，如左圖所示，但同時頻率越低晶界鈍化效果顯著。頻率與飽和電流。因為目前所有PECVD技術(shù)通常的沉積溫度均在350-450之間，且溫度均是可在大范圍內(nèi)可調(diào)控的參量，所以溫度不具有比較意義。在相同沉積溫度的條件下，對于低頻，折射率n為2.3 時，飽和電流較高，且與溫度無關(guān)，對于高頻，n=1.9時飽和電流較高，接近LF，但是n=2.3時較低，對于離域PECVD(2.45GHz)， n=2.3時，表現(xiàn)差異性較大，如左圖所示。不同頻率與退火。對于低頻技術(shù)，退火會明顯降低JoE，因此，在低頻技術(shù)中退火成為表面鈍化的一部分。而對于高頻技術(shù)，退火對JoE的影響不顯明，如右圖所示。（薄膜條件:400沉積，60nm厚） 小結(jié)小結(jié)p從工藝角度看，無論直接法還是間接法PECVD，最主要的影響因素電極方式、頻率，直接影響鍍膜后氮化硅薄膜的致密性和均勻性，以及對硅片表面的損傷和鈍化效果的優(yōu)劣，進而產(chǎn)生轉(zhuǎn)換效率的差異。p國產(chǎn)PECVD和同