1、一、一、PECVD在在ARRAY中担当的角色中担当的角色ARRAYARRAY工艺构成工艺构成二、二、PECVD基本原理及功能基本原理及功能1.1.CVDCVD的介绍的介绍一种利用化学反应方式一种利用化学反应方式,将反应物将反应物(气体气体)生生成固态的产物成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉并沉积在基片表面的薄膜沉积技术积技术.如可生成如可生成:导体导体:W(:W(钨钨)等等;半导体半导体:Poly-Si(:Poly-Si(多晶硅多晶硅),),非晶硅等非晶硅等;绝缘体绝缘体(介电材质介电材质):SiO2,Si3N4):SiO2,Si3N4等等.2.PECVD2.PECVD的介绍的介绍为了使化
2、学反应能在较低的温度下进行，利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，因而这种用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVDCVD称为等离子体增强化学气相沉积称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).(PECVD).PECVD基本原理及功能基本原理及功能3.3.PECVDPECVD制膜的优点及注意事项制膜的优点及注意事项优点：优点：均匀性和重复性好，可大面积成均匀性和重复性好，可大面积成膜；膜；可在较低温度下成膜；可在较低温度下成膜；台阶覆盖优良；台阶覆盖优良；薄膜成分和厚度易于控制；薄膜成分和厚度易于控制；适用范围广，设备简单，易于产适用范围广，设备简单，易于产业
3、化业化注意事项：注意事项：要求有较高的本底真空；要求有较高的本底真空；防止交叉污染；防止交叉污染；原料气体具有腐蚀性、可燃性、原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易燃爆炸性、易燃 性和毒性，应采取必要的防护措性和毒性，应采取必要的防护措施施。PECVD基本原理及功能基本原理及功能 RF Power RF Power:提供能量提供能量 真空度真空度(与压力相关与压力相关)气体的种类和混合比气体的种类和混合比 温度温度 PlasmaPlasma的密度的密度(通过通过SpacingSpacing来调节来调节)4.PECVD 4.PECVD 参数参数PECVD基本原理及功能基本原理及功能LayerLa
4、yer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+NH3+N2对对GateGate信号线进行保护信号线进行保护和绝缘的作用和绝缘的作用g-SiNx:Lg-SiNx:L50050010%10%a-Si:La-Si:L50050015%15%SiH4+H2SiH4+H2在在TFTTFT器件中起到开关作器件中起到开关作用用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
5、与S/DS/D信号线信号线的电阻的电阻PVXPVXp-SiNxp-SiNx2500250010%10%SiH4+NH3+N2SiH4+NH3+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、有源膜成膜机理绝缘膜、有源膜成膜机理(1)(1)SiNSiNX X绝缘膜绝缘膜：通过通过SiHSiH4 4与与NHNH3 3混合气体作为混合气体作为反应气体反应气体,辉光放电生成等离子辉光放电生成等离子体在衬底上成膜体在衬底上成膜。(2)(2)a-Si:Ha-Si:H有源层膜有源层膜：SiHS
6、iH4 4气体在反应室中通过辉光气体在反应室中通过辉光放电，经过一放电，经过一 系列初级、次级反应，生成系列初级、次级反应，生成包括离子、子活性团等较复杂的反应产物，包括离子、子活性团等较复杂的反应产物，最终生成最终生成a-Si:Ha-Si:H薄膜沉积在衬底上，其中直薄膜沉积在衬底上，其中直接参与薄膜接参与薄膜 生长的主要是一些中性产物生长的主要是一些中性产物SiHSiHn n（n n为为0 0 3 3）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、高迁低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻
7、率高移率、暗态电阻率高(2)a-SiN(2)a-SiNx x:H:H i i.作为介质层和绝缘层，介电常数适中，作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率耐压能力强，电阻率 高，固定电荷少，稳定性高，固定电荷少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀 ii.ii.作为钝化层，密度较高，针孔少作为钝化层，密度较高，针孔少(3)n(3)n+a-Si a-Si 具有较高的电导率，较低的电导激活具有较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。三、三、PECVD设备设备 PECVD设备设备 真空状态的设备内部与
8、外面的大气压间进行转真空状态的设备内部与外面的大气压间进行转换的换的Chamber,Chamber,通过通过CassetteCassette向向Loadlock Ch.Loadlock Ch.传传送时送时,首先使用首先使用N2N2气使其由真空转变为大气压气使其由真空转变为大气压,传送结束后传送结束后,使用使用DryDry泵使其由大气压转变为真泵使其由大气压转变为真空空,而且对沉积完成的热的而且对沉积完成的热的GlassGlass进行冷却进行冷却,为减为减少少P/T(Particle)P/T(Particle)的产生的产生,在进行抽真空在进行抽真空/Vent/Vent时时使用使用SlowSlow
9、方式方式1.Loadlock Chamber1.Loadlock Chamber 基础真空基础真空:500mTorr:500mTorr以下以下 两个两个Loadlock ChamberLoadlock Chamber公用一个公用一个PumpPump Loadlock Door Loadlock Door是由两个气缸构成是由两个气缸构成,完成完成两个方向的运动两个方向的运动 升降台升降台:由导轨和丝杠构成由导轨和丝杠构成,通过直流步通过直流步进电机进行驱动进电机进行驱动PECVD设备设备 2 2、ACLS ACLS ACLS(Automatic Cassette Load Station)ACL
10、S(Automatic Cassette Load Station)是主要放置是主要放置CassetteCassette的地方的地方 4 4个个Cassette Stage:A,B,C,D(Cassette Stage:A,B,C,D(向外从左向向外从左向右右)层流净化罩层流净化罩(Laminar Flow(Laminar Flow Hood):Class 10Hood):Class 10 最大能力最大能力:24(:24(目前目前20 Slot/Cassette)20 Slot/Cassette)Light Curtain(Light Curtain(红外线红外线):):防止设备自动防止设备自
11、动进行时有人接近进行时有人接近StageStage 设备状态指示器设备状态指示器 绿色绿色:表示设备处于执行状态表示设备处于执行状态 白色白色:表示设备处于闲置状态表示设备处于闲置状态 蓝色蓝色:表示设备处于等待状态表示设备处于等待状态 黄色黄色:表示设备处于暂停或停止状态表示设备处于暂停或停止状态 红色红色:表示设备由于表示设备由于AlarmAlarm处于暂停或停处于暂停或停止状态止状态 Atm Atm 机器手机器手:ATM ATM 机器手共有机器手共有4 4个方向个方向,即即T,X,R,ZT,X,R,Z轴轴,其中其中X X轴是通过轴是通过 T,RT,R轴组合来完成的轴组合来完成的PECVD
12、设备设备 3 3、Heat ChamberHeat Chamber在在Heat Ch.Heat Ch.中对中对GlassGlass进行进行PreheatingPreheating处理后传送到处理后传送到Process Process ChamberChamber 基础真空基础真空:500mTorr:500mTorr以下以下 温度控制温度控制:最大可加热到最大可加热到400400 由由1313个个ShelfShelf构成构成,并通过各并通过各ShelfShelf对温度对温度进行控制进行控制,Shelf,Shelf电阻电阻 14Ohms(1216),Shelf14Ohms(1216),Shelf内
13、部为铜内部为铜,在外表在外表面镀面镀Ni Ni Body Body为不锈钢为不锈钢4 4、Process ChamberProcess ChamberPECVD设备设备 Process ChamberProcess Chamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过程控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过程的所有工序的所有工序 RPSC RPSC系统系统PECVD设备设备 在成膜过程中在成膜过程中,不仅会沉积到不仅会沉积到GlassGlass上而上而且会沉积到且会沉积到ChamberChamber的内壁的内壁,因此需对因此需对ChamberChamber进行定期的进行定期的Dry Dry 清洗清洗,
14、否则会对沉否则会对沉积进行污染积进行污染 PECVD P/ChamberPECVD P/Chamber内部清洗使用内部清洗使用Dry Dry CleaningCleaning方式方式,把从外面形成的把从外面形成的F F-通入通入ChamberChamber内并通过内并通过F F 与与ChamberChamber内的内的FilmFilm物物质反应使其由固体变成气体质反应使其由固体变成气体四、四、PROCESS CHAMBER内备件内备件 PROCESS CHAMBER内备件内备件 1.Diffuser1.DiffuserFloating Diffuser Diffuser Diffuser 使工
15、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 chamberprocess chamber。微粒微粒,和电弧和电弧击穿都指示出击穿都指示出diffuserdiffuser需要被更换。需要被更换。PROCESS CHAMBER内备件内备件 DiffuserDiffuser在玻璃表面上方均匀在玻璃表面上方均匀的散播工序气体的散播工序气体.Diffuser.Diffuser由由铝构成铝构成上升到上升到process chamberprocess chamber盖的盖的diffuserdiffuser用陶瓷固定架和用陶瓷固定架和RFRF绝绝缘体来隔离它和缘体来隔
16、离它和process process chamberchamber盖。盖。(floating floating diffuserdiffuser)Diffuser Backing Plate(Bottom View)Backing PlateLid frameLid CartProcess Chamber要在必须的真空和要在必须的真空和温度环境下温度环境下打开打开Slit阀门阀门真空机械手真空机械手end-effector把在把在Lift Pins上的玻璃放进上的玻璃放进process chamber以及以及缩回后放进缩回后放进transfer chamberslit阀关闭及密封阀关闭及密封s
17、usceptor举起玻璃偏离举起玻璃偏离lift pins而放而放之于之于diffuser下方下方工艺气体和射频能量打开，产生等离子工艺气体和射频能量打开，产生等离子体通过体通过diffuser到达到达process chamber.想要的想要的材料沉积在玻璃上材料沉积在玻璃上susceptor按需要上升或下降到达必要按需要上升或下降到达必要的电极距的电极距PROCESS CHAMBER内备件内备件 PROCESS CHAMBER内备件内备件 Susceptors 会频繁替换。他们能持续多久会频繁替换。他们能持续多久是看每个系统的程序和清洗需求。是看每个系统的程序和清洗需求。电弧击电弧击穿穿,
18、变色的斑点变色的斑点,错误的操作。错误的操作。温度也能部温度也能部分反映出分反映出susceptor是否需要被更换是否需要被更换PROCESS CHAMBER内备件内备件 所有程序中的陶瓷装置腔体和所有程序中的陶瓷装置腔体和盖的盖的裂纹，扭曲，缺口或其他变形裂纹，扭曲，缺口或其他变形陶瓷检查陶瓷检查PROCESS CHAMBER内备件内备件 Lift pins 和和pin plate是分开的部分是分开的部分当玻璃降低至当玻璃降低至susceptor上上时时，pin plate完全完全缩缩回回，lift pins凹陷在凹陷在susceptor 表面内表面内由于由于lift pins的的“golf
19、-tee”形状，它不会通形状，它不会通过过susceptor掉落掉落 清洗程序移除了在清洗程序移除了在process chamberprocess chamber内内substrate substrate processing processing 过程中产生的颗粒和副产品过程中产生的颗粒和副产品 有规律的湿洗所有内表面和暴露在工序里的部件。任何有规律的湿洗所有内表面和暴露在工序里的部件。任何特定腔体需要的清洗频率都和特定腔体需要的清洗频率都和substratessubstrates的数量相称的数量相称。在清洗在清洗chamberchamber和它的部件的时候要小心，因为典型的和它的部件的时候要小心，因为典型的process reactantsprocess reactants能产生有毒的副产品。在清洗程序中能产生有毒的副产品。在清洗程序中要保持按照安全说明作业要保持按照安全说明作业PROCESS CHAMBER内备件内备件 PROCESS CHAMBERPROCESS CHAMBER的湿洗的湿洗
