PECVD 的原理与故障分析

1PECVD的类型

1.1微波射频加强等离子有机化学气相色谱淀积（RF-PECVD）

等离子有机化学气相色谱淀积是在低电压电化学气相色谱淀积的与此同时，行驶电弧放电低温等离子对全过程环境要素，在衬底上制取出多晶体塑料薄膜。这类方式 是日大学本科尼卡企业在1994年明确提出的，其等离子的造成方式多选用微波射频法，故称之为RF-PECVD。其微波射频静电场选用二种不一样的藕合方法，即电感耦合和电容耦合[1]。

1.2VHF等离子有机化学气相色谱淀积（VHF-PECVD）

选用RF-PECVD技术性制取膜时，为了更好地完成超低温淀积，务必应用稀释液的氯硅烷做为反映汽体，因而淀积速率比较有限。VHF-PECVD技术性由于VHF激起的等离子比基本的微波射频造成的等离子电子器件溫度更低、相对密度更高[2]，因此可以大幅发展塑料薄膜的淀积速度，在实际运用中得到了更普遍的运用。

1.3物质层阻拦充放电加强有机化学气相色谱淀积（DBD-PECVD）

DBD-PECVD是有绝缘层物质插进充放电室内空间的一种非平衡态汽体充放电（又被称为物质阻拦电弧放电或无音充放电）。这类充放电方法兼具电弧放电的大容量匀称充放电和电弧放电的高气压运作特性，正逐渐用以制取硅塑料薄膜中[3]。

1.4微波加热电子器件回转共震等离子加强有机化学气相色谱淀积（MWECR-PECVD）

MWECR-PECVD是行驶电子器件在微波加热和电磁场中的回转共振效应，在真空泵标准下产生基酶和密度高的的等离子开展气相色谱化学变化。在较低温度下产生高品质塑料薄膜的技术性。这类办法的等离子是由无线电波激起而造成，其常见工作频率为2450MHz，根据更改无线电波光子能量可随时更改使汽体转化成颗粒的动能和存活使用寿命，进而对塑料薄膜的转化成和膜外型的解决体制造成巨大危害，并从源头上决策转化成膜的构造、特点和牢固性[4]。

2PECVD机器设备的主要构造

2.1PECVD加工工艺的基本概念

PECVD技术性是在气压低下，行驶低温等离子体在加工工艺箱体的负极上（即试品保存的拖盘）造成电弧放电，行驶电弧放电（或多加发热器）使试品提温到预期的溫度，随后进入少量的加工工艺汽体，这种汽体经一系列化学变化和等离子反映，最后在试品外型产生固体塑料薄膜。其加工工艺基本原理平面图如下图1所显示。

在反映全过程中，反映汽体从进气管进到炉腔，逐渐蔓延至试品外型，在微波射频源激起的静电场功效下，反映汽体转化成电子器件、正离子和活力官能团等。这种溶解物产生化学变化，转化成产生膜的原始成份和副生成物，这种反应物以离子键的形势吸咐到试品外型，转化成固体膜的能量源，能量源逐渐生长发育成岛状物质，岛状物质承继生长发育成持续的塑料薄膜。在塑料薄膜生长发育全过程中，各种各样副产品从膜的外型逐渐离去，在进口真空泵的效果下从出入口排出来。

2.2PECVD机器设备的主要构造

PECVD机器设备关键由真空泵和工作压力操纵管理体系、淀积管理体系、汽体及流量监控、管理体系安全性珍惜管理体系、计算机系统控制等部份构成。其机器设备构造框架图如下图2所显示。

2.2.1真空泵和工作压力操纵管理体系

真空泵和工作压力操纵管理体系包含真空泵、分子泵、粗抽阀、前面阀、插板阀、真空计等。为了更好地减少N2、o2及其水蒸汽对淀积加工工艺的危害，真空泵管理体系一样平时选用干泵和分子泵开展抽真空，干泵用以抽低真空泵，与常见的机械设备汽油泵对比，可以防止汽油泵中的燃气进到真空系统环境污染硅片。在干泵抽中毫无疑问工作压力下列后，开启插板阀，用分子泵抽高真空泵。分子泵的特征是抽本身真空泵工作能力强，尤其是除水蒸气的工作能力尤其很是强。

2.2.2淀积管理体系

淀积管理体系由射频电源、水冷散热管理体系、硅片加温安装等构成。它是PECVD的关键一部分。射频电源的功效是使反映汽体离子化。水冷散热管理体系关键为PECVD管理体系的真空泵、罗茨真空泵、干泵、分子泵等给予制冷，当温度超出泵壳规定的气温时，它会发出声响锦旗号灯。冷却循环水的管道选用塑料软管等绝缘层材料，不能用金属软管。硅片加温安装的功效使试品提温到加工工艺规定溫度，祛除试品上的水蒸汽等残渣，以发展塑料薄膜与试品的粘合力。

2.2.3汽体及流量监控管理体系

PECVD管理体系的气动阀门几乎是由汽体气瓶气路，这种气瓶被置放在有很多安全性珍惜安装的气柜中，根据气柜上的操作面板、管路传至PECVD的加工工艺箱体中。

在淀积时，反映混合气体的是多少会危害淀积的速度以及均衡性等，因而必需严苛操纵气体压力，通常选用流量计来完成恰当操纵。

3普遍题型及危害加工工艺关键要素

3.1机器设备普遍题型及解决对策

3.1.1没法起辉

没法起辉原因缘由和解决对策：

（1）射频电源常见故障，查验微波射频源电源额定功率导出是不是一切正常。

（2）反映汽体进供气量小，查验汽体流量计是不是一切正常，若一切正常，则增加进供气量开展实验。

（3）箱体极片洁净度不足，用万用表测量箱体左右极片的对地电阻器，标准值应在数十兆欧以上，若十分，则清理箱体极片。

（4）微波射频配对电路故障，查验微波射频源反射面输出功率是不是在标准值范畴内，若十分，则查验配对电源电路中的电容器和电感器是不是毁坏。

（5）真空值很差，查验箱体真空值是不是一切正常。

3.1.2辉光不稳

（1）开关电源电流量不稳，精确测量开关电源配电是不是牢固。

（2）真空系统工作压力不牢固，查验箱体真空泵管理体系漏率是不是一切正常，查验箱体进供气量是不是一切正常。

（3）电缆故障测试，查验电缆线触碰是不是出色。

3.1.3涂膜品质差

（1）样照外型洁净度差，查验试品外型是不是清理。

（2）加工工艺箱体洁净度差，清理加工工艺箱体。

（3）试品溫度十分，查验温度控制管理体系是不是一切正常，校正温度测量热电阻。

（4）膜淀积全过程中工作压力十分，查验箱体真空泵管理体系漏率。

（5）微波射频输出功率设定不科学，查验射频电源，调节设定输出功率。

3.1.4淀积速度低

（1）微波射频输入功率不适合，调节微波射频输出功率。

（2）试品溫度十分，查验制冷出水量及溫度是不是一切正常。

（3）真空泵箱体工作压力低，调节加工工艺气体压力。

3.1.5反映箱体工作压力不牢固

（1）检查设备真空泵管理体系的管件是不是有裂痕。

（2）查验流量计是不是一切正常。

（3）手动式查验碟阀电源开关是不是一切正常。

（4）机械泵十分，用真空计精确测量机械泵的抽速是不是一切正常。

3.2危害加工工艺的要素

危害PECVD加工工艺品质的要素关键有下面一些层面：

3.2.1极片间隔和反映室规格

PECVD箱体极片间隔的选引言考虑到俩个要素：

（1）起辉工作电压：间隔的选用应使起辉工作电压尽可能低，以减少低温等离子电位差，减少对衬底的损害。

（2）极片间隔和箱体标准气压：极片间隔比较大时，对衬底的损害较小，但间隔不适合过大，不然会加剧静电场的边缘效应，危害淀积的匀称性。反映箱体的规格可以提高生产效率，可是也会对薄厚的匀称性造成危害。

3.2.2射频电源的输出功率

微波射频PECVD通常选择50kHz~13.56MHz频率段射频电源，工作频率高，等离子中正离子的负电子功效强，淀积的塑料薄膜更为高密度，但对衬底的伤害也非常大。高频率淀积的塑料薄膜，其匀称性明显好于低频率，这时因为当射频电源工作频率较低时，挨近极片边沿的静电场较差，其淀积速率会小于极片正中间地区，而工作频率高时则边沿和正中间地区的区别会缩小。

3.2.3微波射频输出功率

微波射频的效率越大正离子的负电子动能就越大，有益于淀积膜品质的改进。因为输出功率的提高会加强汽体中氧自由基的浓度值，使淀积速度随输出功率平行线升高，当输出功率提高到毫无疑问水平，反映汽体彻底水解，氧自由基做到饱和状态，淀积速度则趋向牢固。

3.2.4标准气压

产生等离子时，空气压力过大，企业内的反映汽体提高，因而速度扩大，但与此同时标准气压过高，真空磁导率减少，不利淀积膜对阶梯的遮盖。标准气压太低会危害塑料薄膜的淀积原理，造成膜的致相对密度着陆，非常容易产生针情况缺点；标准气压过高时，等离子的缩聚反应明显加强，造成生长发育互联网标准度着陆，缺点也会提高。

3.2.5衬底溫度

衬底溫度对塑料薄膜品质的危害关键取决于局域网态密度、电子器件迁移率及其膜的电子光学特性，衬底溫度的发展有益于塑料薄膜外型悬架键的赔偿，使塑料薄膜的板材相对密度着陆。

衬底溫度对淀积速度的危害小，但对塑料薄膜的品质危害非常大。溫度越高，淀积膜的高密度性越大，高溫加强了外型反映，改进了膜的成份。

4结语

以上是对PECVD机器设备遇到题型的一些领悟，PECVD加工工艺是一门繁杂的加工工艺，要确保淀积塑料薄膜的品质，除开要确保设施的牢固性外，还需要把握和熟练其加工工艺基本原理及危害塑料薄膜品质的多种因素，便于在发生故障时，能灵巧剖析出造成系统故障的几点缘由。此外，对机器设备的日常维护保养和维护保养也尤其很是焦虑不安。

论文参考文献：

[1]陈建国，程航宇，吴一平，等.微波射频-直流电等离子加强有机化学气相色谱淀积机器设备的研制开发[J].真空泵与超低温，1998，4(1)：30-34.

[2]H.Nakaya，M.Nishida，YTakeda，etal.PolycrystallineSiliconSolarCells[Z].1192，345-356.

[3]陈萌炯.RF-PECVD和DBD-PECVD制取a-Si：H塑料薄膜的特性科学研究以及较为[D].浙江省：浙大，2006.

[4]刘国汉，丁毅，朱秀红，等.HW-MWECR-CVD法制取酯化纳米微晶硅塑料薄膜以及多孔结构科学研究[J].物理学报，2002，55(11)：6147-6150.

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