择要

薄膜制备工艺在超大规模集成电路技术中有着特别很是广泛的应用，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）。等离子加强型化学气相淀积（PECVD）是化学气相淀积的一种，其淀积温度低是它最凸起的好处。PECVD淀积的薄膜具有精良的电学性能、优秀的衬底附着性以及极佳的台阶覆盖性，正因为这些好处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，介绍了等离子加强型化学气相淀积（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射频加强等离子体化学气相淀积（RF-PECVD）

　　1.2甚高频等离子体化学气相淀积（VHF-PECVD）

　　1.3介质层阻挡放电加强化学气相淀积（DBD-PECVD）

　　1.4微波电子回旋共振等离子体加强化学气相淀积（MWECR-PECVD）

2PECVD设备的基本结构

　　2.1PECVD工艺的基本原理

　　在反应过程中，反应气体从进气口进入炉腔，渐渐扩散至样品外观，在射频源激发的电场作用下，反应气体分解成电子、离子和活性基团等。这些分解物发生化学反应，生成形成膜的初始成分和副反应物，这些生成物以化学键的情势吸附到样品外观，生成固态膜的晶核，晶核渐渐生长成岛状物，岛状物继承生长成延续的薄膜。在薄膜生长过程中，各种副产物从膜的外观渐渐离开，在真空泵的作用下从出口排出。

　　PECVD设备重要由真空和压力控制体系、淀积体系、气体及流量控制、体系安全珍爱体系、计算机控制等部分组成。其设备结构框图如图2所示。

　　2.2.1真空和压力控制体系

　　2.2.2淀积体系

　　2.2.3气体及流量控制体系

　　在淀积时，反应气体的多少会影响淀积的速率及其均匀性等，因此必要严酷控制气体流量，通常采用质量流量计来实现正确控制。

　　3.1.1无法起辉

　　（1）射频电源故障，检查射频源电源功率输出是否正常。

　　（3）腔体极板清洁度不够，用万用表测量腔体上下极板的对地电阻，正常值应在数十兆欧以上，若非常，则清洁腔体极板。

　　（5）真空度太差，检查腔体真空度是否正常。

　　（1）电源电流不稳，测量电源供电是否稳固。

　　（3）电缆故障，检查电缆接触是否优秀。

　　（1）样片外观清洁度差，检查样品外观是否清洁。

　　（3）样品温度非常，检查温控体系是否正常，校准测温热电偶。

　　（5）射频功率设置不合理，检查射频电源，调整设置功率。

　　（1）射频输入功率不合适，调整射频功率。

　　（3）真空腔体压力低，调整工艺气体流量。

　　（1）检查设备真空体系的波纹管是否有裂纹。

　　（3）手动检查蝶阀开关是否正常。

　　3.2影响工艺的因素

　　3.2.1极板间距和反应室尺寸

　　（1）起辉电压：间距的选择应使起辉电压尽量低，以降低等离子电位，削减对衬底的损伤。

　　3.2.2射频电源的工作频率

　　3.2.3射频功率

　　3.2.4气压

　　3.2.5衬底温度

　　衬底温度对淀积速率的影响小，但对薄膜的质量影响很大。温度越高，淀积膜的致密性越大，高温加强了外观反应，改善了膜的成分。

　　[1]陈建国，程宇航，吴一平，等.射频-直流等离子体加强化学气相淀积设备的研制[J].真空与低温，1998，4(1)：30-34.

　　[3]陈萌炯.RF-PECVD和DBD-PECVD制备a-Si：H薄膜的性能研究及其比较[D].浙江：浙江大学，2006.

曹健

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