PECVD详尽整理

1、1 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 一、一、PECVD在在ARRAY中担当的角色中担当的角色 ARRAY工艺构成 2 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 二、PECVD基本原理及功能 1.1. CVDCVD的介绍的介绍 一种利用化学反应方式,将反应物(气体)生成固态的产物,并 沉积在基片表面的薄膜沉积技术. 如可生成: 导体: W(钨)等; 半导体:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等; 绝缘体(介电材质): SiO2, Si3N4等. 2.PECVD2.PECVD的介绍

2、的介绍 为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活 性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积 (PECVD). 3 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能 3. 3. PECVDPECVD制膜的优点及注意事项 优点：优点： 均匀性和重复性好，可大面积成膜； 可在较低温度下成膜； 台阶覆盖优良； 薄膜成分和厚度易于控制； 适用范围广，设备简单，易于产业化 注意事项：注意事项： 要求有较高的本底真空； 防止交叉污染； 原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易燃 性和毒性，应采取必要的防护措施

3、。 4 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能 RF Power :提供能量 真空度(与压力相关) 气体的种类和混合比 温度 Plasma的密度(通过Spacing来调节) 4. PECVD 4. PECVD 参数参数 5 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能 LayerLayer名称名称膜厚膜厚使用气体使用气体描述描述 MultiMultig-SiNx:Hg-SiNx:H3500350010%10%SiH4+NH3+N2SiH4

4、+NH3+N2对对GateGate信号线进行保信号线进行保 护和绝缘的作用护和绝缘的作用 g-SiNx:Lg-SiNx:L50050010%10% a-Si:La-Si:L50050015%15%SiH4+H2SiH4+H2在在TFTTFT器件中起到开关器件中起到开关 作用作用 a-Si:Ha-Si:H1300130020%20% n+ a-Sin+ a-Si50050020%20%SiH4+PH3+H2SiH4+PH3+H2减小减小a-Sia-Si层与层与S/DS/D信号信号 线的电阻线的电阻 PVXPVXp-SiNxp-SiNx2500250010%10%SiH4+NH3+N2SiH4+N

5、H3+N2对对S/DS/D信号线进行保护信号线进行保护 5.PECVD 5.PECVD 所做各层膜概要所做各层膜概要 6 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能基本原理及功能 6. 6. 绝缘膜、有源膜成膜机理 SiNX绝缘膜：通过SiH4与NH3混合气体作为反应气体, 辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。 a-Si:H有源层膜：SiH4气体在反应室中通过辉光放电，经过一 系列初级、次级反应，生成包括离子、子活性团等较复杂的反 应产物，最终生成a-Si:H薄膜沉积在衬底上，其中直接参与薄 膜 生长的主要是一些中性产

6、物SiHn（n为0 3） 7 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能基本原理及功能 7. 7. 几种膜的性能要求几种膜的性能要求 (1) a-Si:H(1) a-Si:H 低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻率 高 (2) a-SiN(2) a-SiNx x:H:H i.作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率 高，固定电荷少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀 ii.作为钝化层，密度较高，针孔少 (3) n(3) n+ + a-Si a-Si 具有较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参

7、杂效 率，形成微晶薄膜。 8 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 三、三、PECVD设备设备 9 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD设备设备 真空状态的设备内部与外面的大气压间进行转换的Chamber,通过 Cassette向Loadlock Ch.传送时,首先使用N2气使其由真空转变为 大气压,传送结束后,使用Dry泵使其由大气压转变为真空,而且对沉 积完成的热的Glass进行冷却,为减少P/T(Particle)的产生,在进行 抽真空/Vent时使用Slow方

8、式 1. Loadlock Chamber1. Loadlock Chamber 基础真空:500mTorr以下 两个Loadlock Chamber公用一个Pump Loadlock Door是由两个气缸构成,完成两个方向的运动 升降台:由导轨和丝杠构成,通过直流步进电机进行驱动 10 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD设备设备 2 2、 ACLS ACLS ACLS(Automatic Cassette Load Station)是主要放置 Cassette的地方 4个Cassette Stage:A,B,C,D(向外

9、从左向右) 层流净化罩(Laminar Flow Hood):Class 10 最大能力:24(目前20 Slot/Cassette) Light Curtain(红外线):防止设备自动进行时有人接近 Stage 设备状态指示器 绿色:表示设备处于执行状态 白色:表示设备处于闲置状态 蓝色:表示设备处于等待状态 黄色:表示设备处于暂停或停止状态 红色:表示设备由于Alarm处于暂停或停止状态 Atm 机器手: ATM 机器手共有4个方向,即T,X,R,Z轴,其中X 轴是通过 T,R轴组合来完成的 11 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Grou

10、p PECVD设备设备 3 3、Heat ChamberHeat Chamber 在Heat Ch.中对Glass进行Preheating处理后传送到 Process Chamber 基础真空:500mTorr以下 温度控制:最大可加热到400 由13个Shelf构成,并通过各Shelf对温度进行控制,Shelf电阻 14Ohms(1216),Shelf内部为铜,在外表面镀Ni Body为不锈钢 12 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 4 4、Process ChamberProcess Chamber PECVD设备设备 Proc

11、ess Chamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积 过程的所有工序 13 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group RPSC RPSC系统系统 PECVD设备设备 在成膜过程中,不仅会沉积到Glass上而且会沉积到Chamber 的内壁,因此需对Chamber进行定期的Dry 清洗,否则会对沉积 进行污染 PECVD P/Chamber内部清洗使用Dry Cleaning方式,把从外 面形成的F- 通入Chamber内并通过F 与Chamber内的Film物质 反应使其由固体变成气体 14 B2 Project Team Copyrig

12、ht BOE Technol ogy Group 四、四、PROCESS CHAMBER内备件内备件 15 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PROCESS CHAMBER内备件内备件 1.Diffuser1.Diffuser Floating Diffuser Diffuser Diffuser 使工使工艺艺气体和气体和 RF RF 能量均匀地能量均匀地扩扩散散进进入入process process chamberchamber。 。微粒微粒 , , 和电弧击穿都指示出和电弧击穿都指示出diffuserdiffuser需要被更换需

13、要被更换。 16 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PROCESS CHAMBER内备件内备件 DiffuserDiffuser在玻璃表面上方均匀的散播工序气在玻璃表面上方均匀的散播工序气 体体.Diffuser.Diffuser由铝构成由铝构成 上升到上升到process chamberprocess chamber盖的盖的diffuserdiffuser用陶用陶 瓷固定架和瓷固定架和RFRF绝缘体来隔离它和绝缘体来隔离它和process process chamberchamber盖。盖。( (floating diffuser

14、floating diffuser) ) 17 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group Diffuser Backing Plate (Bottom View)Diffuser Backing Plate (Bottom View) Backing Plate Lid frame Lid Cart 18 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group Process Chamber要在必须的真空和温度环境下 打开Slit阀门 真空机械手end-effector把在Lift Pins上的玻璃放

15、进 process chamber以及缩回后放进transfer chamber slit阀关闭及密封 susceptor举起玻璃偏离lift pins而放之于diffuser下方 工艺气体和射频能量打开，产生等离子体通过diffuser到 达process chamber. 想要的材料沉积在玻璃上 susceptor按需要上升或下降到达必要的电极距 PROCESS CHAMBER内备件内备件 19 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PROCESS CHAMBER内备件内备件 20 B2 Project Team Copyright

16、 BOE Technol ogy Group Susceptors 会频繁替换。他们能持续多久是看每个系统的程 序和清洗需求。 电弧击穿, 变色的斑点, 错误的操作。 温度也 能部分反映出susceptor是否需要被更换 PROCESS CHAMBER内备件内备件 21 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 所有程序中的陶瓷装置腔体和盖的 裂纹，扭曲，缺口或其他变形 陶瓷检查 PROCESS CHAMBER内备件内备件 22 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group Lift pins 和pin plate是分开的部分 当玻璃降低至susceptor上时，pin plate完全缩回 ，lift pins凹陷在 susceptor 表面内 由于lift pins的“golf-tee”形状，它不 会通过susceptor掉落 23 B2 Project Team