PECVD工艺学习教案

1、会计学1PECVD工艺工艺(gngy)第一页，共87页。工艺原理工艺原理1设备介绍设备介绍2工艺控制工艺控制3过程检验过程检验4第1页/共87页第二页，共87页。1 PECVD相关定义相关定义2 PECVD减反射膜的作用减反射膜的作用3 PECVD原理原理(yunl)4 减反射膜的种类及特点减反射膜的种类及特点工艺工艺(gngy)原理原理12第2页/共87页第三页，共87页。PECVD相关定义相关定义3 1第3页/共87页第四页，共87页。 近代科学研究的结果表明，物质除了具有固态、液态和气态的这三种早为人们熟悉形态之外，在一定的条件下，还可能具有更高能量的第四种形态等离子体状态。普通气体由电

2、中性的分子或原子组成，而等离子体则是带电粒子和中性粒子的集合体。等离子体和普通气体在性质上更是存在本质的区别，首先，等离子体是一种导电流体(lit)，但是又能在与气体体积相比拟的宏观尺度内维持电中性；其次，气体分子间不存在净电磁力，而等离子体中的带电粒子之间存在库仑力；再者，作为一个带电粒子体系，等离子体的运动行为会受到电磁场的影响和支配。因此，等离子体是完全不同于普通气体的一种新的物质聚集态。PECVD工艺工艺(gngy)第4页/共87页第五页，共87页。PECVD减反射膜的作用减反射膜的作用3 2第5页/共87页第六页，共87页。第6页/共87页第七页，共87页。第7页/共87页第八页，共

3、87页。第8页/共87页第九页，共87页。钝化钝化(dn hu)太阳电池的体内太阳电池的体内在在SiN减反射膜中存在减反射膜中存在(cnzi)大量的大量的H，在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键。，在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键。第9页/共87页第十页，共87页。PECVD的原理的原理3 3 硅基光伏电池有不同的光谱响应灵敏度，能够产生光伏效应的太阳辐射波长范围一般在0.4-1.2um左右，从图中可以(ky)看出硅基光伏电池光谱响应最大灵敏度在0.8-0.95um之间。硅基光伏电池硅基光伏电池(dinch)的相对光谱响的相对光谱响应曲线应曲线第10页/共87页第十一页，共87页。一次反射(fns

4、h)R1 SiN N-Sin0n1ns二次反射(fnsh)R2通过调整薄膜厚度及折射率，使得两次反射产生相消干涉，反射光相位相差180度即光程差为1/2波长。薄膜的厚度应该是1/4波长的光程，即光程差n1d1=/4。d1空气或玻璃 n0=1 or 1.5；硅 n2=3.87；SiN减反膜的最佳折射率n1为 1.9或2.3；第11页/共87页第十二页，共87页。PECVD工艺工艺(gngy)第12页/共87页第十三页，共87页。PECVD工艺工艺(gngy)第13页/共87页第十四页，共87页。 按照基态分子的标准生产热计算，上述各离解(l ji)过程(2.1)(2.5)所需的能量依次为2.1、

5、4.1、4.4、5.9eV 和4.5eV。e+SiH4SiH2+H2+e (2.1)e+SiH4SiH3+H+e (2.2)e+SiH4Si+2H2+e (2.3)e+SiH4SiH+H2+H+e (2.4)e+H22H+e (2.5)PECVD工艺工艺(gngy)第14页/共87页第十五页，共87页。PECVD工艺工艺(gngy)第15页/共87页第十六页，共87页。PECVD工艺工艺(gngy)第16页/共87页第十七页，共87页。 上述反应如果借助于单电子过程进行，大约需要12eV 以上的能量。鉴于通常制备硅基薄膜的气压条件下（10100Pa）,电子密度约为1010cm-3的弱电离等离子

6、体中10eV 以上的高能电子数目较少,累积电离的几率一般(ybn)也比激发几率小，因此硅烷等离子体中，上述离化物的比例很小，SiHm的中性基团占支配地位，因为所需能量不同，SiHm的浓度按照SiH3,SiH2,Si,SiH 的顺序递减。PECVD工艺工艺(gngy)第17页/共87页第十八页，共87页。PECVD工艺工艺(gngy)第18页/共87页第十九页，共87页。PECVD工艺工艺(gngy)第19页/共87页第二十页，共87页。由于薄膜生长表面的悬挂键通常都被H 钝化，因此对于SiH2和SiH3等含氢的活性基团，表面反应必须经历吸收成键与放氢过程，并且放氢是这种反应中必不可少的过程。下

7、面(xi mian)以SiH2说明这个过程： SiH2 + (Si-H) (Si-SiH3*) (2.17) (Si-SiH3*) (Si-SiH) + H2 (2.18) (Si-SiH) + (Si-H) (Si-Si-SiH2) (2.19) 其中，(17)式是生长表面的吸收成键过程，(18)式是放氢过程，(19)式是放氢后与邻近的Si-H 键结合构成新的生长表面的过程。PECVD工艺工艺(gngy)第20页/共87页第二十一页，共87页。PECVD工艺工艺(gngy)第21页/共87页第二十二页，共87页。PECVD工艺工艺(gngy)第22页/共87页第二十三页，共87页。减反射膜的

8、种类及特点减反射膜的种类及特点3 4第23页/共87页第二十四页，共87页。第24页/共87页第二十五页，共87页。第25页/共87页第二十六页，共87页。第26页/共87页第二十七页，共87页。1 PECVD设备厂家设备厂家(chn ji)2 制备制备SixNy薄膜设备的分类薄膜设备的分类3 Roth&Rau平板式平板式PECVD设备设备4 Centrotherm管式管式PECVD设备设备设备设备(shbi)介绍介绍22第27页/共87页第二十八页，共87页。PECVD设备厂家设备厂家3 1中国电子科技集团公司中国电子科技集团公司第四十八研究所第四十八研究所第28页/共87页第二十九

9、页，共87页。制备制备SixNy薄膜设备的分类薄膜设备的分类3 2第29页/共87页第三十页，共87页。第30页/共87页第三十一页，共87页。第31页/共87页第三十二页，共87页。第32页/共87页第三十三页，共87页。第33页/共87页第三十四页，共87页。第34页/共87页第三十五页，共87页。第35页/共87页第三十六页，共87页。第36页/共87页第三十七页，共87页。第37页/共87页第三十八页，共87页。第38页/共87页第三十九页，共87页。第39页/共87页第四十页，共87页。第40页/共87页第四十一页，共87页。第41页/共87页第四十二页，共87页。第42页/共87页

10、第四十三页，共87页。第43页/共87页第四十四页，共87页。第44页/共87页第四十五页，共87页。第45页/共87页第四十六页，共87页。第46页/共87页第四十七页，共87页。第47页/共87页第四十八页，共87页。第48页/共87页第四十九页，共87页。Roth&Rau平板式平板式PECVD设备设备3 3第49页/共87页第五十页，共87页。硅片尺寸硅片尺寸(ch cun) 125*125 mmModelWafer size mmThroughput (gross) W/hWafers per CarrierPlasma sourcesCycle time sSiNA L 12

11、5180036472SiNA XL125230036655SiNA XXL1253300-3500 66866-72硅片尺寸硅片尺寸(ch cun)156*156 mmModelWafer size mmThroughput (gross) W/hWafers per CarrierPlasma sourcesCycle time sSiNA L 156125025472SiNA XL156163525655SiNA XXL1562200-240045866-72第50页/共87页第五十一页，共87页。第51页/共87页第五十二页，共87页。第52页/共87页第五十三页，共87页。第53页/共

12、87页第五十四页，共87页。第54页/共87页第五十五页，共87页。第55页/共87页第五十六页，共87页。第56页/共87页第五十七页，共87页。第57页/共87页第五十八页，共87页。第58页/共87页第五十九页，共87页。第59页/共87页第六十页，共87页。第60页/共87页第六十一页，共87页。第61页/共87页第六十二页，共87页。Centrotherm管式管式PECVD设备设备3 4第62页/共87页第六十三页，共87页。第63页/共87页第六十四页，共87页。CentrothremPECVD设备设备(shbi)第64页/共87页第六十五页，共87页。第65页/共87页第六十六页

13、，共87页。第66页/共87页第六十七页，共87页。第67页/共87页第六十八页，共87页。第68页/共87页第六十九页，共87页。冷却系统示意图冷却系统示意图第69页/共87页第七十页，共87页。第70页/共87页第七十一页，共87页。第71页/共87页第七十二页，共87页。第72页/共87页第七十三页，共87页。控制系统控制系统(kn zh x tn)第73页/共87页第七十四页，共87页。第74页/共87页第七十五页，共87页。第75页/共87页第七十六页，共87页。第76页/共87页第七十七页，共87页。第77页/共87页第七十八页，共87页。1 平板式平板式/管式管式PECVD设备设

14、备1.1 用具用具(yngj)与材料准备与材料准备1.2 PECVD所用化学品所用化学品工艺工艺(gngy)气体气体32第78页/共87页第七十九页，共87页。用具与材料准备用具与材料准备3 1 耐高温手套耐高温手套(shuto)(shuto)载片盒载片盒真空真空(zhnkng)(zhnkng)吸笔吸笔第79页/共87页第八十页，共87页。PECVD所用化学品所用化学品3 2第80页/共87页第八十一页，共87页。第81页/共87页第八十二页，共87页。影响影响PECVD工艺参数工艺参数3 2气体流量比气体流量比沉积沉积(chnj)温度温度镀膜时间镀膜时间第82页/共87页第八十三页，共87页

15、。1 过程过程(guchng)检验项目检验项目2 过程过程(guchng)检验方法检验方法3 过程过程(guchng)检验合格判定检验合格判定过程过程(guchng)检验检验42第83页/共87页第八十四页，共87页。检验项目检验项目检验方法检验方法合格要求及判定合格要求及判定硅片的表面情况硅片的表面情况照度照度400勒克斯，采用肉眼目勒克斯，采用肉眼目测测整个硅片表面呈深蓝色，颜色均匀，无整个硅片表面呈深蓝色，颜色均匀，无明显花斑、白边与深度色差，即判明显花斑、白边与深度色差，即判定合格定合格SiN膜厚检测膜厚检测激光椭偏仪进行膜厚测量激光椭偏仪进行膜厚测量SiN膜厚在膜厚在70-90nm，即判定合格，即判定合格折射率折射率激光椭偏仪进行折射率测量激光椭偏仪进行折射率测量折射率在折射率在2.02.2，即判定合格，即判定合格反射率反射率积分反射仪进行反射率测量积分反射仪进行反射率测量反射率反射率6%，即判定合格，即判定合格第84页/共87页第八十五页，共87页。氮化硅颜色氮化硅颜色(yns)与厚度的对照表与厚度的对照表颜色颜色厚度（厚度（nm）颜色颜色厚度（厚度（nm）颜颜 色色厚度（厚度（nm）硅本色硅本色0-20很淡蓝色很淡蓝色100-110蓝蓝 色色210-230褐褐 色色20-40硅本