PECVD詳盡整理

1、1 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 一、一、PECVD在在ARRAY中擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧袚?dān)當(dāng)?shù)慕巧?ARRAY工藝構(gòu)成 2 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 二、PECVD基本原理及功能 1.1. CVDCVD的介紹的介紹 一種利用化學(xué)反應(yīng)方式,將反應(yīng)物(氣體)生成固態(tài)的產(chǎn)物,并 沉積在基片表面的薄膜沉積技術(shù). 如可生成: 導(dǎo)體: W(鎢)等; 半導(dǎo)體:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等; 絕緣體(介電材質(zhì)): SiO2, Si3N4等. 2.PECVD2.PECVD的介紹

2、的介紹 為了使化學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行，利用了等離子體的活 性來促進(jìn)反應(yīng)，因而這種CVD稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD). 3 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能 3. 3. PECVDPECVD制膜的優(yōu)點(diǎn)及注意事項(xiàng) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 均勻性和重復(fù)性好，可大面積成膜； 可在較低溫度下成膜； 臺(tái)階覆蓋優(yōu)良； 薄膜成分和厚度易于控制； 適用范圍廣，設(shè)備簡單，易于產(chǎn)業(yè)化 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 要求有較高的本底真空； 防止交叉污染； 原料氣體具有腐蝕性、可燃性、爆炸性、易燃 性和毒性，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施

3、。 4 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能 RF Power :提供能量 真空度(與壓力相關(guān)) 氣體的種類和混合比 溫度 Plasma的密度(通過Spacing來調(diào)節(jié)) 4. PECVD 4. PECVD 參數(shù)參數(shù) 5 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能 LayerLayer名稱名稱膜厚膜厚使用氣體使用氣體描述描述 MultiMultig-SiNx:Hg-SiNx:H3500350010%10%SiH4+NH3+N2SiH4

4、+NH3+N2對(duì)對(duì)GateGate信號(hào)線進(jìn)行保信號(hào)線進(jìn)行保 護(hù)和絕緣的作用護(hù)和絕緣的作用 g-SiNx:Lg-SiNx:L50050010%10% a-Si:La-Si:L50050015%15%SiH4+H2SiH4+H2在在TFTTFT器件中起到開關(guān)器件中起到開關(guān) 作用作用 a-Si:Ha-Si:H1300130020%20% n+ a-Sin+ a-Si50050020%20%SiH4+PH3+H2SiH4+PH3+H2減小減小a-Sia-Si層與層與S/DS/D信號(hào)信號(hào) 線的電阻線的電阻 PVXPVXp-SiNxp-SiNx2500250010%10%SiH4+NH3+N2SiH4+N

5、H3+N2對(duì)對(duì)S/DS/D信號(hào)線進(jìn)行保護(hù)信號(hào)線進(jìn)行保護(hù) 5.PECVD 5.PECVD 所做各層膜概要所做各層膜概要 6 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能基本原理及功能 6. 6. 絕緣膜、有源膜成膜機(jī)理 SiNX絕緣膜：通過SiH4與NH3混合氣體作為反應(yīng)氣體, 輝光放電生成等離子體在襯底上成膜。 a-Si:H有源層膜：SiH4氣體在反應(yīng)室中通過輝光放電，經(jīng)過一 系列初級(jí)、次級(jí)反應(yīng)，生成包括離子、子活性團(tuán)等較復(fù)雜的反 應(yīng)產(chǎn)物，最終生成a-Si:H薄膜沉積在襯底上，其中直接參與薄 膜 生長的主要是一些中性產(chǎn)

6、物SiHn（n為0 3） 7 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD基本原理及功能基本原理及功能 7. 7. 幾種膜的性能要求幾種膜的性能要求 (1) a-Si:H(1) a-Si:H 低隙態(tài)密度、深能級(jí)雜質(zhì)少、高遷移率、暗態(tài)電阻率 高 (2) a-SiN(2) a-SiNx x:H:H i.作為介質(zhì)層和絕緣層，介電常數(shù)適中，耐壓能力強(qiáng)，電阻率 高，固定電荷少，穩(wěn)定性好，含富氮材料，針孔少，厚度均勻 ii.作為鈍化層，密度較高，針孔少 (3) n(3) n+ + a-Si a-Si 具有較高的電導(dǎo)率，較低的電導(dǎo)激活能，較高的參

7、雜效 率，形成微晶薄膜。 8 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 三、三、PECVD設(shè)備設(shè)備 9 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD設(shè)備設(shè)備 真空狀態(tài)的設(shè)備內(nèi)部與外面的大氣壓間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的Chamber,通過 Cassette向Loadlock Ch.傳送時(shí),首先使用N2氣使其由真空轉(zhuǎn)變?yōu)?大氣壓,傳送結(jié)束后,使用Dry泵使其由大氣壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎婵?而且對(duì)沉 積完成的熱的Glass進(jìn)行冷卻,為減少P/T(Particle)的產(chǎn)生,在進(jìn)行 抽真空/Vent時(shí)使用Slow方

8、式 1. Loadlock Chamber1. Loadlock Chamber 基礎(chǔ)真空:500mTorr以下 兩個(gè)Loadlock Chamber公用一個(gè)Pump Loadlock Door是由兩個(gè)氣缸構(gòu)成,完成兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng) 升降臺(tái):由導(dǎo)軌和絲杠構(gòu)成,通過直流步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 10 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PECVD設(shè)備設(shè)備 2 2、 ACLS ACLS ACLS(Automatic Cassette Load Station)是主要放置 Cassette的地方 4個(gè)Cassette Stage:A,B,C,D(向外

9、從左向右) 層流凈化罩(Laminar Flow Hood):Class 10 最大能力:24(目前20 Slot/Cassette) Light Curtain(紅外線):防止設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行時(shí)有人接近 Stage 設(shè)備狀態(tài)指示器 綠色:表示設(shè)備處于執(zhí)行狀態(tài) 白色:表示設(shè)備處于閑置狀態(tài) 藍(lán)色:表示設(shè)備處于等待狀態(tài) 黃色:表示設(shè)備處于暫停或停止?fàn)顟B(tài) 紅色:表示設(shè)備由于Alarm處于暫?；蛲Ｖ?fàn)顟B(tài) Atm 機(jī)器手: ATM 機(jī)器手共有4個(gè)方向,即T,X,R,Z軸,其中X 軸是通過 T,R軸組合來完成的 11 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Grou

10、p PECVD設(shè)備設(shè)備 3 3、Heat ChamberHeat Chamber 在Heat Ch.中對(duì)Glass進(jìn)行Preheating處理后傳送到 Process Chamber 基礎(chǔ)真空:500mTorr以下 溫度控制:最大可加熱到400 由13個(gè)Shelf構(gòu)成,并通過各Shelf對(duì)溫度進(jìn)行控制,Shelf電阻 14Ohms(1216),Shelf內(nèi)部為銅,在外表面鍍Ni Body為不銹鋼 12 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 4 4、Process ChamberProcess Chamber PECVD設(shè)備設(shè)備 Proc

11、ess Chamber控制了在一個(gè)玻璃上的化學(xué)氣相沉積 過程的所有工序 13 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group RPSC RPSC系統(tǒng)系統(tǒng) PECVD設(shè)備設(shè)備 在成膜過程中,不僅會(huì)沉積到Glass上而且會(huì)沉積到Chamber 的內(nèi)壁,因此需對(duì)Chamber進(jìn)行定期的Dry 清洗,否則會(huì)對(duì)沉積 進(jìn)行污染 PECVD P/Chamber內(nèi)部清洗使用Dry Cleaning方式,把從外 面形成的F- 通入Chamber內(nèi)并通過F 與Chamber內(nèi)的Film物質(zhì) 反應(yīng)使其由固體變成氣體 14 B2 Project Team Copyrig

12、ht BOE Technol ogy Group 四、四、PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 15 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 1.Diffuser1.Diffuser Floating Diffuser Diffuser Diffuser 使工使工藝藝氣體和氣體和 RF RF 能量均勻地能量均勻地?cái)U(kuò)擴(kuò)散散進(jìn)進(jìn)入入process process chamberchamber。 。微粒微粒 , , 和電弧擊穿都指示出和電弧擊穿都指示出diffuserdiffuser需要被更換需

13、要被更換。 16 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 DiffuserDiffuser在玻璃表面上方均勻的散播工序氣在玻璃表面上方均勻的散播工序氣 體體.Diffuser.Diffuser由鋁構(gòu)成由鋁構(gòu)成 上升到上升到process chamberprocess chamber蓋的蓋的diffuserdiffuser用陶用陶 瓷固定架和瓷固定架和RFRF絕緣體來隔離它和絕緣體來隔離它和process process chamberchamber蓋。蓋。( (floating diffuser

14、floating diffuser) ) 17 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group Diffuser Backing Plate (Bottom View)Diffuser Backing Plate (Bottom View) Backing Plate Lid frame Lid Cart 18 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group Process Chamber要在必須的真空和溫度環(huán)境下 打開Slit閥門 真空機(jī)械手end-effector把在Lift Pins上的玻璃放

15、進(jìn) process chamber以及縮回后放進(jìn)transfer chamber slit閥關(guān)閉及密封 susceptor舉起玻璃偏離lift pins而放之于diffuser下方 工藝氣體和射頻能量打開，產(chǎn)生等離子體通過diffuser到 達(dá)process chamber. 想要的材料沉積在玻璃上 susceptor按需要上升或下降到達(dá)必要的電極距 PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 19 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 20 B2 Project Team Copyright

16、 BOE Technol ogy Group Susceptors 會(huì)頻繁替換。他們能持續(xù)多久是看每個(gè)系統(tǒng)的程 序和清洗需求。 電弧擊穿, 變色的斑點(diǎn), 錯(cuò)誤的操作。 溫度也 能部分反映出susceptor是否需要被更換 PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 21 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group 所有程序中的陶瓷裝置腔體和蓋的 裂紋，扭曲，缺口或其他變形 陶瓷檢查 PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 22 B2 Project Team Copyright BOE Technol ogy Group Lift pins 和pin plate是分開的部分 當(dāng)玻璃降低至susceptor上時(shí)，pin plate完全縮回 ，lift pins凹陷在 susceptor 表面內(nèi) 由于lift pins的“golf-tee”形狀，它不 會(huì)通過susceptor掉落 23 B2 Project Team