PCVD等离子体激发功率法

在激发功率的输入方法中，PCVD等离子体具有外部感应耦合方法和内部感应耦合方法。从生产过程来看，有几种类型的分批，半连续和连续，如下所述。 （1）外部电感耦合法①批式PCVD装置。绕行将高频线圈缠绕在石英管的外部，并连接供气系统以抽出空气，该系统形成反应器。高频线圈从外部向反应器中的气体发送高频功率以产生等离子体。该设备的优点是：结构简单，小型化。 b。线圈位于石英管的外部，线圈材料散发的气体不会引起薄膜层的污染，c。功率集中，可获得高密度等离子体，d。稀薄气体也可以实现高沉积速率，例如。对于较大的基板，也可以获得令人满意的膜厚均匀性。当然，这种小型设备主要用于实验研究。图10-32是用于制造SiNx的PCVD装置的示意图。此设备使用相对较高的压力（大约13倍，10sup2，Pa〜4倍，10sup2，Pa），使用低浓度（lt，5％）的SiN4 / N2混合气体，RF功率225W，13.56MHz，反应压力4倍，104Pa，衬底温度300℃，沉积速率约65nm / min。 ②连续式PCVD装置。图10-33是由三个PCVD装置部分组成的连续PCVD生产装置的示意图，所述三个PCVD装置部分例如是装载室，沉积室和排出室。沉积室由五个反应器组成，等离子体激发采用外部感应耦合方法。通过控制过程可以自动化生产。基板从装载室传送到沉积室，然后在抽空后进行预热。将加热的基板顺序地发送到以一定时间间隔布置的反应器。每个反应器的反应气体从顶部进入，废气在下方的排气口被排出。使用13.56MHz的RF电源激发等离子体。在沉积室的下部。有一条加热的传送带，用于将基材从一个反应器传送到另一个反应器。在每个反应器停留并通过五个反应器后达到所需的膜厚的同时，对基板进行气相沉积。沉积的基板从沉积室传送到排放室，在基板温度下降到一定水平后将其从排放室中取出。装置该设备可以处理50mda​​sh和80mm的样品。所使用的反应气体为SiH4 / N2。当使用1.5％SiH 4时，反应压力为几百Pa，并且可以获得接近100nm / min的沉积速度。这种设备的优点是反应器中的功率被集中，可以使用高浓度的SiH4气体以获得更高的沉积速率，并且安全性更高。 （2）内部电感耦合法从生产能力和膜质均匀性的角度出发，理想的是使用带有平行平板电极的PCVD装置。通过内部感应耦合方法激发等离子体。图10-34示出了各种结构。电极的形状主要是圆形或正方形。在连续和半连续设备中，方形电极更为方便。反应器内部的基板电极和高频电极通常平行且相对地布置。如果反应气体从电极的外围流向电极的中心，则电极中心区域的电场应强于电极周围的电场。反应气体浓度分布的均匀性和不均匀性彼此互补，以增加膜厚度的均匀区域的范围。简而言之，有必要根据具体情况合理地布置反应气体的入口，废气的出口，反应气体的流量，流量的状态和电场的分布等。 。 ①批处理型设备。如图10-35所示，电极（650mm）在反应器中平行排列，衬底通过反应器外的加热器加热至350°C，并通过磁力旋转饮食机制。高频电极与基板之间的距离约为50mm，反应气体从基板的中心向周围流动（即径向流动模式），废气通过下方的四个排气口排出基板。等离子体由50 RHz的高频电源激发，维持放电的功率为500 W（约0.15 W / cmsup 2）。 reaction反应气体使用SiH4 / NH3系统。当沉积压力为26Pa，功率为500W时，总气体流量为9.75倍，为107Pa·mid·cm3 / min，沉积速率约为30nm / min。当安装28块75mm基板时，不同基板之间的膜厚偏差为8％，而不同批次之间的膜厚偏差为10％。平行在平行平板电极布置中，除了径向流动空气供应模式外，还有这也是一种喷涂空气供应方式，其气体流量和浓度分布相对复杂，仅适用于涂覆小型且简单的工件。 ②半连续装置。像溅射沉积，离子镀和其他等离子体沉积技术一样，当PCVD装置的内部暴露于大气中时，诸如水蒸气之类的杂质将吸附在壁上。在等离子体的作用下，这些杂质将解吸并污染等离子体。 ，这反过来又对薄膜质量产生不利影响。 PCVD装置更容易受到污染，因此将反应器保持在真空状态非常重要。事实证明，在SiNx膜和非晶硅膜中，氢含量会在多个步骤中对膜的内部应力和电性能产生多重影响，因此必须特别注意这种情况。 10-22。