pecvd

半导体材料结课论文——PECVD技术浅论

PECVD——等离子体增强化学气相沉积法浅论

半导体材料学中，硅材料可谓材料之王，而硅材料的一项重要应用就是制作单晶硅太阳能电池。在单晶硅太阳能太阳能电池制造中，最重要的工艺之一是在太阳能电池的表面沉积上一层减反射膜。以达到减反射和钝化作用。相比较在低温条件下沉积SiNx薄膜的PECVD工艺，是沉积这层减反射膜的最佳工艺方法，这样能起到表面钝化还有体内钝化以及减反射的效果。

PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）技术原理利用低温等离子体做能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体,气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。

在研究PECVD之前要先了解CVD技术，CVD核心是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.

而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

PECVD

一：PECVD的应用：

PECVD主要用于进行电介质薄膜的沉积, 在芯片生产过程中,金属薄膜之间, 电容等作为导电薄膜之间的隔离作用.如下图, ILD; IMD以及PASSVATION层SiO2 以及SiN薄膜都是运用到了PECVD.

可以用到PECVD 制成的薄膜有如下：

SiH4+N2O plasma SiOx(Hy) + other volatiles (200~400C)

SiH4+N2+NH3 plasma SiNx(Hy) + other volatiles (400C)

SiH4+N2O+NH3+N2 plasma SiOxNy(Hz) + other volatiles (400C)

SiH4+N2O+He plasma SiOxNy(Hz) + other volatiles (400C)

二：PECVD的原理：

CVD： 化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程

PECVD工艺

7.1 CVD工序的目的

7.2 CVD工艺的基本原理

7.3 CVD的设备构成和主要性能指标

7.4 CVD 工序的主要工艺参数和工艺质量评价 7.5特种气体供应管理系统

7.1 CVD工序的目的

7.1.1 CVD目的

在一定压强、温度条件下输入高频电压使气体源电离形成等离子体，在基板表面发生气相化学反应，生长出各种功能薄膜。

A(g) + B(g) energy C(s) + 副产物 7.1.1.1 CVD film介绍

Film G-SiNX（GH&GL） a-Si（AH&AL） na-Si（NP） P-SiNX（PV）

＋Gas SiH4+NH3+H2 SiH4+H2 SiH4+PH3+H2 SiH4+NH3+H2

7.1.1.2各层薄膜的功能

1. G: Gate SiNx （绝缘层） 作用：防止M1与I层导通

2. a-Si （半导体） 作用：导通层，电子在该层产生

3. N: N+ a-Si （掺杂半导体）

作用：降低界面电位差，降低I层与M2之间的电位差 4. Passivation

设备工艺调试（扩散 ＰＥ）

扩散调试（针对喷淋、串级控制、压力补偿设备）

工艺调试前的准备工作

１ 压力补偿功能是否正常运行 压力平衡系统调试

压力平衡主要由压力传感器、压力控制器、流量计组成。 压力传感器调试

压力传感器有两个气体压力检测口

一个与大气相通<1>一个与反应管相通<2><1>直接空开、<2>通过PFA管与热偶管相连。 注意不要将两个接口接反，检验方法：可以用口对准其中一个吹气可以发现控制器检测值增大否则可能接反了。 2 流量计调试

同时按“ENT”和“?”进入参数设定模式。（3秒以上） C03 值选为1

流量计出气口要接到石英连接器上，即补气口（将原来排废管上的补气口堵上）。 3 压力控制器

常按“set”ATU设为1时自整定，在设备连接好时进行补气时，将该值设定成1进行自整定（类似温度控制PID整定）

OLH为限幅输出，一般设定为20%，（即在补气时流量计瞬时值不要超过10L/min） 如果压力控制器变化太快可以将延时设置成五（DF）

在STOP模式下边按SET边按R/S键4秒以上，进行工程技术模式： F00 MODE=128

F21 INP=35 PGDp=0 PGSH=1000 SLH=1000 F60 CMP

1.目的： CENTROTHERM管式PECVD操作说明书

确保管式PECVD处于良好的运行状态.

2.使用范围： 管式PECVD的使用。 3.参考： 4.责任： 本过程由设备人员负责并执行日常维护保养;设备工程师做定期维护与保养并做记录. 5.定义： 无 6.内容： 6.1开机 6.1.1开真空泵 6.1.1.1 合上真空泵面板上总电源开关 内 6.1.1.3打开靠墙支架上N2阀。确认面板上绿色N2阀已打开。压力值为1kg /cm2左右（图1） 6.1.1.2打开真空泵冷却水。先开出水，再开进水。冷却水压力应在3kg /cm2—6kg /cm2范围 图（1） 6.1.1.4按压START真空泵启动按钮，启动真空泵。（图2） CENTROTHERM管式PECVD操作说明书

图6.1.2打开设备冷却水。先打开出水阀，再开进水阀。压力在3kg /cm2---6kg /cm2 范围内（图3） 图（3） 6.1.3打开并检查气源。打开压缩空气阀，N2阀，NH3阀，SiH4阀。机器上压缩空气压力应在6kg /cm2—7kg /cm2。其他气体4 kg /cm2—10kg /cm2范围 开启SIH4阀（图4） CENT

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文书编号

HCBZZZ040 01 年 年 月 月 日 日

承认

确认

作成

PECVD镀膜操作作业指导书作业手顺·遵守事项● 作业手顺

版

本

作成日期 修改日期

设备名/设备编号： 1、PE机 2、 3、 4、

应遵守的要点及注意事项 1.穿戴好劳保用品。 2.保证小车运转平稳。 3.确认石墨舟叶片完好，螺丝紧固，在小车放置平稳。 4.确认流程单数量与实际数量一致且硅片表面无异常，无崩边缺角。 5.硅片放置平稳，确保非扩散面贴向槽壁。 5.双手扶着石墨舟缓慢调整倾斜，避免手臂接触石墨舟。

工序目的： 制作晶体硅电池的减反射 膜及钝化 使用部品材料： 单晶硅片。扩散硅片

1.确认小车完好

2.确认石墨舟完好

3.核对物卡数量

4.放置硅片

7.装卸片时吸笔要保证干净. 8.硅片顺着槽壁滑进槽内，由工艺点定位，注意速度和角度。 9.检查插片是否漏片，是否贴合槽壁。 10.插片顺序应从左到右，从上到下。 11.插片时硅片扩散面朝外，非扩散面贴着槽壁。

5.小车放置区域 使用夹具、 工具：

6.石墨舟向前倾斜

7.准备吸片

8.插片

12.石墨舟倾斜度根据操作员高度，台架高度来调整，合适的角度利于操作。 13.石墨舟必须复位扶正水平时方可旋转。

江西佳辉光电科技有限公司 PECVD设备使用作业指导书 编号：JH-01 共10页 第1页 1. 目的：规范操作，为生产车间操作规范化提供依据 2. 范围：适用于PECVD设备使用工序.

3. 职责：

3.1.1负责PECVD设备的开机和关机程序。 3.1.2负责PECVD设备的日常维护。

3.1.3负责发现作业过程中其设备出现问题怎样解决。

4. 名词定义：无 5. 设备使用程序：

5.1 使用环境及工作条件

5.1.1 环境温度 5.1.2 相对湿度 5.1.3 净化等级

＜25℃ ＜75%

1000级~10000级

5.1.4 电源 三相五线，380V/50HZ，≤50KW/管 5.1.5 供水 5.1.6 供气

水压0.2MPa~0.4MPa

SiH4 NH3 N2 O2 CF4五路气体，气压

0.2MPa~0.45MPa 5.1.7 配排风排毒装置

5.2对环境及能源的影响

PECVD设备本身对环境及能源没有任何影响，若用户采用不同的工艺，使用不同的气体可能对环境稍有影响，但由于用气量非常小，不会造成任何危害。

5.3安全

版 编写人 本 Prepared Re by v. 范祥

赛维LDK太阳能高科技（合肥）有限公司 文件编号 文件名称 管式PECVD工艺流程 生效日期 页码 第1 页 共6 页 一、目的

制定管式PECVD工序工艺流程规范，作为工艺人员工作依据，保证镀膜质量。 二、适用范围

管式PECVD工序所有工艺人员。 三、工艺人员职责

3.1 负责管式PECVD工序生产工艺运行的正常性、稳定性。

3.2负责部门内工艺运行原始资料的累积，保管，随时检查工艺运行状态，并记录异常，积极处理工艺 异常。

3.3 负责应对管式PECVD设备常见、突出、重大的工艺异常，制定落实整改措施、预防措施、应急方案。 四、名词定义

4.1 PECVD：即等离子增强化学气相沉积，在外加能量的作用下，NH3、SiH4发生电离，反应后在硅片表面生成SiN薄膜。

4.2 管式PECVD：区别于板式PECVD，镀膜过程中，硅片插在石墨舟中，由SiC桨送入石英炉管内进行镀膜，因此称为管式PECVD。此种镀膜方式中，石墨舟及硅片是作为电极的一部分参与镀膜，在外加高频电源的作用下，石墨舟片之间形成电场，将通入的SiH4和NH3电离，在硅片表面反应生成SiN膜。 五、工作内容

5.1 PECVD工序产品检验点

5.1.1 镀膜后过程

PECVD-的原理与分析

摘要： 薄膜制备工艺在超大规模集成电路技术中有着非常广泛的应用，按照其成膜方法可分为两大类：物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积（CVD）。等离子增强型化学气相淀积（PECVD）是化学气相淀积的一种，其淀积温度低是它最突出的优点。PECVD淀积的薄膜具有优良的电学性能、良好的衬底附着性以及极佳的台阶覆盖性，正由于这些优点使其在超大规模集成电路、光电器件、MEMS等领域具有广泛的应用。本文简要介绍了PECVD工艺的种类、设备结构及其工艺原理，根据多年对设备维护的经验，介绍了等离子增强型化学气相淀积（PECVD）设备的基本结构，总结了这类设备的常见故障及解决措施。 1PECVD的种类

1.1射频增强等离子体化学气相淀积（RF-PECVD）

等离子体化学气相淀积是在低压化学气相淀积的同时，利用辉光放电等离子对过程施加影响，在衬底上制备出多晶薄膜。这种方法是日本科尼卡公司在1994年提出的，其等离子体的产生方法多采用射频法，故称为RF-PECVD。其射频电场采用两种不同的耦合方式，即电感耦合和电容耦合[1]。 1.2甚高频等离子体化学气相淀积（VHF-PECVD）

采用RF-PECVD技术制备薄膜时，为了实现低温淀积，必须使

多晶管式PECVD镀膜均匀性的研究

摘 要：文章针对管式PECVD镀氮化硅薄膜均匀性问题，从硅片厚度检测、制绒成品检测、PECVD工艺调整及石墨舟的使用四个方面对问题进行了分析。结果表明，硅片膜厚偏差在20 um范围内，制绒成品的折射率在17.5%-18.5%之内，使用合理的PECVD工艺配方，及对石墨舟进行监控维护，可以解决镀膜不均匀性问题。

关键词：管式PECVD；镀膜均匀性；石墨舟

采用PECVD制备的氮化硅薄膜，具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。因此，PECVD制备的氮化硅薄膜在太阳能领域得到广泛应用。但是由于管式PECVD 设备本身的性能，导致沉积的氮化硅膜均匀性相对平板式PECVD 要差一些，故对硅片和沉积工艺要求较高。在整线工艺中，和镀膜均匀性相关的工艺主要有硅片检测、清洗制绒及镀减反射膜，故本文主要从以上三个工艺段进行研究。

1 实验方案

实验所用硅片为市售多晶P型硅片，面积为156×156 mm2，电阻率为1-3 ohm·cm，厚度为200 μm，使用Centrotherm制绒设备，Centrotherm