PECVD简介
PECVD设备介绍
PECVD设备介绍PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）即等离子体增强化学气相沉积技术，是一种常用于制备薄膜的工艺方法。
该方法利用等离子体激活气体分子，使其在室温下与固体表面反应，形成薄膜。
PECVD设备是实现PECVD技术的关键设备之一，本文将对PECVD设备的工作原理、主要组成部分和应用领域进行详细介绍。
【工作原理】PECVD设备主要由气体输送系统、真空系统、等离子体激发系统、基底加热系统和反应室组成。
其工作原理是将气体通过气体输送系统进入反应室，然后通过真空系统将反应室抽成高真空状态，再利用等离子体激发系统将气体分子激发形成等离子体，最后将等离子体中的活性物种沉积在基底上，形成薄膜。
【主要组成部分】1.气体输送系统：由气体缸、气体流量计和气体控制阀等组成，用于控制和输送反应气体。
2.真空系统：由机械泵和分子泵等组成，用于将反应室抽成高真空状态，以保证薄膜质量。
3.等离子体激发系统：主要包括高频电源、等离子体发生器和电极等，用于产生等离子体并激发气体分子。
4.基底加热系统：由加热源和温度控制器等组成，用于加热基底，提供合适的反应条件。
5.反应室：是进行气体反应的空间，通常采用石英制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。
【应用领域】1.半导体器件制备：PECVD设备可用于生长SiO2、SiNx等材料，用于制备MOSFET等半导体器件的绝缘层和通道层。
2.光伏电池制备：PECVD设备可用于制备非晶硅、多晶硅等薄膜，用于制备光伏电池的光吸收层和透明导电层。
3.平板显示器制备：PECVD设备可用于制备低温多晶硅薄膜，用于制备薄膜晶体管面板的薄膜电晶体。
4.光学涂层制备：PECVD设备可用于制备SiO2、Si3N4等材料，用于制备抗反射膜、硬质涂层、光学滤波器等光学涂层。
5.纳米材料合成：PECVD设备可用于合成纳米碳管、纳米颗粒等纳米材料，应用于传感器、催化剂等领域。
PECVD简介
PECVD简介太阳能电池的作用是实现光-电转换过程，限制这一过程转换效率的一个重要方面是光子利用率，提高光子利用率的即是降低光反射率，通过硅片表面制绒的方式可以使单晶和多晶的反射率降低至13%和23%以下，反射率仍然较高。
通过光学镀膜的方法可以有效的降低这一数值，增加光生载流子的数量；在镀膜的同时反应气体产生的H+可以有效的钝化硅片表面的悬挂键，使得表面陷阱减少，提高少数载流子的寿命。
1. PECVD的作用在太阳能电池中，PECVD工序主要有两方面的作用，一是制备减反膜，二是钝化作用。
1.1 减反射原理PECVD全称是等离子体增强化学气相沉积，其原理的在脉冲电压的作用下，气体辉光放电产生的低温等离子体增强反应物质的化学活性，促进了气体间的化学反应，从而使得反应在较低温度下得以进行，其反应式不再赘述，在基底上沉积的原子团主要是NSix：H，其折射率在1.9~2.5之间，在硅片（3.4）与空气（1.0）之间形成折射率梯度，根据光学反射公式，这一折射率梯度可以降低整体的反射率：当薄膜的厚度降低到光子波长数量级的时候，光子主要呈现波动性，在薄膜的上下表面反射的光子会产生光的干涉。
通过通俗的例子来说明这一现象在大学物理实验中，如果一束激光通过透镜扩束变为一束平行光，照射到一个倾斜角度很小的斜面上，在上表面会出现干涉条纹，这是由于厚度不同上下表面的光程差不同，因此其干涉效果也不同。
由于激光的相干长度很长，所以在相当大的厚度差内仍然能够观察到光的干涉。
在平时的观察中，水上的油膜或肥皂泡等在厚度很薄的时候呈现一定的色彩，这也是由于薄膜干涉造成的。
其色彩的成因我们解释如下：在薄膜上下表面进行干涉的时候，假设上表面振幅为A，下表面振幅为B，相位差为4πnd/λ，当厚度不同时，对于自然的复色光而言，不同波长的光在上下表面的相位差不同，因此会呈现相长或相消干涉，公式推导较为繁琐，通过图像说明如下，图1 图2 以上图1为不同厚度氮化硅的反射率曲线。
PECVD镀膜技术简述
PECVD在反应过程中，利用辉光放电产生的等离子体对薄膜进行轰击， 有效降低了杂质和气体分子的沾污，提高了薄膜的纯净度。
03
薄膜附着力
由于PECVD技术中基材温度较低，避免了高温引起的基材变形和薄膜
附着力下降的问题，使得薄膜与基材之间具有更好的附着力。
生产效率
沉积速率
PECVD技术具有较高的沉积速率，能 够大幅缩短生产周期，提高生产效率。
自动化程度
批量生产能力
由于PECVD技术适用于大面积基材的 镀膜，因此在大规模生产中具有显著 的优势，能够满足大规模、高效的生 产需求。
PECVD设备通常采用自动化控制，能 够实现连续稳定生产，减少了人工干 预和操作时间。
适用材料
玻璃基材
PECVD技术适用于各种玻璃基材， 如浮法玻璃、导电玻璃、石英玻 璃等。
塑料基材
随着材料科学的发展，越来越多的 塑料材料被开发出来，而PECVD 技术也能够在一些特定的塑料基材 上进行镀膜。
其他材料
除了玻璃和塑料外，PECVD技术还 可以在陶瓷、金属等材料上进行镀 膜，具有广泛的适用性。
环保性
清洁生产
PECVD技术中使用的反应气体在反 应过程中被完全消耗，生成物为无害 的固体或气体，不会对环境造成污染 。
06
PECVD镀膜技术应用案 例
玻璃镀膜
总结词
利用PECVD技术在玻璃表面沉积功能膜 层，提高玻璃的物理和化学性能。
VS
详细描述
玻璃镀膜广泛应用于建筑、汽车、家电等 领域，通过PECVD技术，可以在玻璃表 面形成均匀、致密的膜层，提高玻璃的隔 热、防紫外线、防眩光等性能，同时还能 增强玻璃的耐候性和抗划伤性。
设备维护与清洁
PECVD氧化硅薄膜
PECVD 氧化硅薄膜简介PECVD（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种基于等离子体增强的化学气相沉积技术。
PECVD 涉及在低压和高温条件下将化学气体中的前体分子转化为固态材料。
氧化硅（SiO2）是一种重要的半导体材料，具有优秀的电学性能和化学稳定性。
PECVD 氧化硅薄膜在集成电路制造、太阳能电池、平板显示器等领域有广泛的应用。
在本文档中，我们将介绍 PECVD 氧化硅薄膜的制备方法、特性及其应用。
制备方法PECVD 氧化硅薄膜的制备过程可以分为以下几个步骤：1.基片清洗：将基片进行溶剂清洗和酸碱清洗，以去除表面的杂质和有机物。
2.进料：将预先准备好的前体气体（例如二甲基硅醇、三甲基硅烷等）与载气（通常为氢气或氮气）混合，并通过进料系统输入反应室。
3.产生等离子体：通过加入高频电场或微波，将反应室中的气体激发为等离子体。
4.反应：等离子体中的激发态气体与基片表面反应，并沉积成氧化硅薄膜。
5.退火处理：薄膜表面的有机物残留和内部应力可以通过热退火来去除和缓解。
6.冷却：待薄膜制备完成后，关闭进料系统，并冷却基片。
特性PECVD 氧化硅薄膜具有以下几个主要特性：1.良好的绝缘性能：氧化硅具有较高的介电常数和低的电导率，使其成为优秀的绝缘材料。
2.较低的表面态密度：PECVD 氧化硅薄膜具有低的表面态密度，减少了表面缺陷对器件性能的影响。
3.可调控的薄膜厚度：通过控制前体气体和反应条件，可以实现不同厚度的氧化硅薄膜的制备。
4.良好的化学稳定性：氧化硅对常见的化学物质（如酸碱）具有较高的化学稳定性，使其适用于各种环境条件下的应用。
5.较低的制备成本：相对于其他制备氧化硅薄膜的技术，PECVD 具有较低的制备成本和较高的生产效率。
应用PECVD 氧化硅薄膜在多个领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1.集成电路制造：氧化硅薄膜作为绝缘层广泛应用于集成电路制造过程中，起到隔离和保护作用。
PECVD简介
PECVD简介等离子体增强型化学气相沉积（简称PECVD），是一种在较低的压力下，利用电磁场产生放电，通过电子碰撞使通入气体分解成高活性的粒子，从而在气相和基板表面发生化学反应而沉积薄膜的方法。
PECVD技术可用于沉积非晶硅、微晶硅、硅锗、氮化硅等薄膜。
设备在叠层硅薄膜电池、硅基异质结（Hetero Junction）电池、OLED等领域有广泛运用。
理想能源PECVD设备具备以下特点∙等离子体稳定时间小于1s∙采用甚高频电源，极大提高沉积速率∙双层真空设计，保持稳定、清洁的成膜环境∙电极优化设计，薄膜均匀性指标达到5%∙无交叉污染∙适用于大面积生产及研发（第五代线尺寸）∙设备反应腔可同时叠层生产，有效提升产能∙控制系统的界面友善、操作简单、数据采集方便产品单腔室PECVD（PE-800TB）理想能源开发成功的单腔室研发设备（图一）适用于各高校、研究所及企业研发机构。
产品已成功通过客户的各项功能测试，交付使用。
产品特点：∙采用与理想能源量产设备相同的反应腔，研发工艺结果可直接导入大规模生产∙已开发出硅基叠层薄膜电池及异质结电池技术∙样机已运行3年，性能稳定、可靠多腔室PECVD（PE-800）产品特点：∙适用于硅基叠层薄膜电池生产，电池稳定效率超过11% ∙各反应腔之间电池效率偏差低于2%∙微晶硅晶化率可调范围：40%-80%∙设备年产能：o非晶/微晶硅叠层薄膜电池20MWo非晶硅单节薄膜电池30MW在线式单腔PECVD（HJ-1200）产品特点：∙重复、稳定、可靠，特别适用于高质量异质结晶体硅电池∙与客户合作完成异质结电池光电转换效率已经超过21.3%；∙本设备已在客户方投入量产；∙高产能：>1200片/小时（125mm*125mm）；∙甚高频（40MHz）等离子体源，基片损伤低；∙无移动原件射频匹配技术，等离子体稳定时间<0.5秒；∙在线式设计可同时满足研发和量产需求图三. 理想能源异质结电池非晶层生产设。
PECVD设备简介
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监测温度
通过温度计监测设备内部 的温度，确保温度达到工 艺要求并保持稳定。
气体通入
打开气体通入阀
打开通入阀，开始通入反应气体。
控制气体流量
通过流量计控制反应气体的流量， 确保气体流量达到工艺要求。
监测气体浓度
通过气体分析仪监测反应气体浓度， 确保气体浓度达到工艺要求。
放电与反应
启动放电系统
启动放电系统，开始进行放电操作。
应用领域
光伏产业
用于制备太阳能电池的 光电材料薄膜，如硅薄
膜、氮化硅薄膜等。
半导体产业
用于制备集成电路、微 电子器件等所需的高质
量薄膜材料。
光学产业
用于制备光学薄膜、增 透膜、反射膜等。
表面处理领域
用于提高材料表面的耐 磨性、耐腐蚀性和附着
力等性能。
02 PECVD设备组成
反应室
01
02
03
04
应用领域拓展
新材料研发
利用PECVD设备制备新型薄膜材料，探索其在新能源、光电子、生 物医学等领域的应用。
柔性电子
将PECVD设备应用于柔性电子产品的制造，如柔性显示、柔性电池 等，满足市场对可穿戴设备和便携式电子产品的需求。
纳米科技
利用PECVD设备制备纳米级薄膜材料，探索其在纳米电子、纳米光子、 纳米生物等领域的应用。
05 PECVD设备发展趋势与展 望
技术创新与升级
1 2 3
高效能
通过改进反应气体供给系统和优化反应条件，提 高PECVD设备的沉积速率和均匀性，从而提高生 产效率和产品质量。
智能化
引入自动化控制系统和人工智能技术，实现设备 智能化操作和实时监控，提高设备运行稳定性和 可靠性。
PECVD原理、组成及功能简介
谢谢观看
3 CVD化学气相沉积成膜过程
4 化学气相沉积的应用
5 PECVD组成及功能
尾气处理系统 （焚烧与喷淋）
电源发生器系统 （13.56MHz）
反应箱系统 （正负极板）
真空系统 （真空泵组合）
气体输运系统 （气瓶与管道）
5 PECVD组成及功能
1、电源发生器系统： 为产生Plasma的电子源，在两个极板之间产生一定频率的电 子，将由气体输运系统送入真空室的各种气体电离；如
2021
PECVD原理
半导体设备知识讲解
1 PECቤተ መጻሕፍቲ ባይዱD简介
PECVD：Plasma Enhanced-CVD，等离子体化学气相沉积；
PECVD技术是在低气压下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上 （即样品放置的托盘）产生辉光放电，利用辉光放电（或另加发热体） 使样品升温到预定的温度，然后通入适量的工艺气体，这些气体经一 系列化学反应和等离子体反应，最终在样品表面形成固态薄膜。
2 等离子体概论
➢ 物质除了具有固态、液态、气态，还有具更高能量的等离子态，即物质 的第四态。等离子体是大量自由电子和离子组成的、整体上近似电中性 的物质状态。
➢ 获得方法 ：加热、燃烧、激光照射、冲击波、辉光放电 ➢ 辉光放电等离子体：两极间加上电压时，阴极发射出的电子在电场被加
速获得能量，与反应室中的气体原子或分子碰撞，使其分解、激发或电 离，这一方面产生辉光，另一方面在反应室中形成很多电子、离子、活 性基团以及亚稳的原子和分子等，在一定的区域中，粒子所带的正的和 负的总电荷相等，是一种等离子体。
PECVD简介及应用范围
PECVD
PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ) 是指等离子体增强化学的气相沉积法。
是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
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CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).
使用范围
主要用于沉积SiO×、SiN×、SiON×、a-Si，是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
在PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应气体分子，就会使中性反应气体分子变成碎片或处于激活的状态容易发生反应。
衬底温度通常保持在350℃左右就可以得到良好的SiOx或SiNx薄膜，可以作为集成电路最后的钝化保护层，提高集成电路的可靠性。
PECVD制膜的优、缺点及注意事项
优点：
（1）均匀性和重复性好，可大面积成膜
（2）可在较低温度下成膜
（3）台阶覆盖优良
（4）薄膜成分和厚度易于控制
（5）适用范围广
缺点：
（1）设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高；
（2）涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害；
（3）对小孔孔径内表面难以涂层等；
（4）沉积之后产生的尾气不易处理。
注意事项：
（1）要求有较高的本底真空
（2）防止交叉污染
（3）原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性时，应采取必要的防护措施。
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PECVD工序段学习汇报目录1.PECVD设备概况2.工作流程介绍3.工艺步骤介绍4.工艺配方的学习5.常见的异常及原因1. CentrothermPECVD 设备概况Centrotherm 设备的基本功能单元包括：硅片装载区域、热风排风柜、炉体、气体系统、真空系统；同时，在装载区域配备了垂直层流系统，用于净化空气，设备的简要示意图如下图所示：俯视图平视图2.工作流程介绍操作控制单元硅片装载区炉体特气柜在CVD 工艺中用一部推车来手动将工艺舟移入设备中进行加工，以及在加工结束后将工艺舟移除设备，推车锁定在设备中用作加工后冷却工艺舟的存放处。
（1）当一个工艺结束，那个炉管的软着陆系统（SiC 桨）会进入石英管中，把装有镀过膜硅片的石墨舟取出；（2）提升系统会将石墨舟从SiC上取下，放入存储位置，进行冷却，同时滑轨会把一个新工艺舟用作来在热化学工艺过程中作为硅片的机械承载器，为石墨舟。
装满的石墨舟由硅片装载系统送入石墨舟装载位置；（3）提升系统会将新装满的石墨舟送到SiC桨上；（4）软着陆系统会把石墨舟送入石英管，然后桨退出，关闭炉门，工艺开始允许；（5）之后，提升系统把刚刚在存储位置冷却的石墨舟送到滑轨上，由滑轨送到外界的自动硅片装载系统中。
全自动硅片装载系统，通过石墨舟传输系统可以把石墨舟送到自动化系统中，包括以下组件：石墨舟提升、石墨舟存储、石墨舟传输系统。
3.工艺步骤介绍1. 工艺开始（processing started ）2. 充氮（fill tube with N2）3. 桨在高位进舟loading boat (paddle in upper position)4. 桨降至低位paddle moves downwards5. 桨在低位移出管外move out (paddle in lower position )6. 管内抽真空并作压力测试（evacuate tube and pressure test）7. 通过高频电源用氨气预清理和检查（plasma preclean and check with NH3）8. 清洗管路1（purge cycle 1 ）9. 测漏（leak test）10. 恒温（wait until all zones are on min temperature）11. 通过高频电源用氨气清理ammonia plasma preclean12. 镀膜（deposition）13.结束镀膜（end of deposition）14. 抽真空及测试压力（evacuate tube and pressure test）15. 清洗管路2（purge cycle 2）16. 充氮（fill tube with N2）17. 桨在低位进入管内（move in paddle – lower position）18. SLS移到高位（SLS moving to upper position）19. 退舟（unloading boat）20.结束工艺（end of process）4.工艺配方的学习;; c e n t r o t h e r m;; CESAR;; Name: pb\src\A1-NY.PRZ;; Date: 06/14/2014 17:57:38;Author = ctuComment = PE-SiN 156mm2 test-216 MC double layer n1/n2=2.3/2.05CoolingTime = 2 LoadOrder = Default Version = 603 LoadMap =Begin ; Version 21.07.2010_beta ; Tool: PECVD XXL ; Loading: 216 wafer, 6" multi, XXL ; Target: Test recipe for depositing double layer AR-coatings. ; The bottem layer will be about 10 nm thick with an RI of 2.3, the top layer with an RI of 2,05; is matched for best cell efficiency in the module. ; Library SOFTLAND Library T5Z97 Library STANDARDLibrary NITPESTD Library V ACUUM10 Library SCRUBBER ; ;***************************************************************************************; please do not change Variable TMIN = 395 ℃ ; ; ----------------------------------------------------------------------------------------- ; Process parameters deposition first layer N=2.3 T=10nm 18,2% SiH4 ; ; Deposition pressure Variable PRESS1 = 1600 mTor ; NH3 flow Variable NH3FL1 = 4.2 slm ; SiH4 Flow Variable SIH4FL1 = 1100 sccm ; Deposition power Variable HFPOWER1 = 6500 Watt ; Maximum current during deposition Variable MAXCURR1 = 20 A ; Time pulse on Variable PULSON1 = 4 ms ; Time pusle off Variable PULSOFF1 = 48 ms依次调用的程序第一层膜的折射率为2.3，厚度为10nm ；炉管压强为1600 mTor ；氨气流量为4.2 slm ，硅烷流速为1100 sccm ；射频功率为6500 Watt ；最大电流为20 A ；占空比为4/52；沉积时间为180 s 。
Variable PTS1 = 180 sec ;; ----------------------------------------------------------------------------------------- ; Process parameters deposition second layer N=2.05 T=75nm ;; Deposition pressureVariable PRESS2 = 1600 mTor ; NH3 flow; Variable NH3FL2 = 4.4 slm Variable NH3FL2 = 7.2 slm ; SiH4 Flow; Variable SIH4FL2 = 500 sccm Variable SIH4FL2 = 800 sccm ; Deposition powerVariable HFPOWER2 = 7500 Watt ; Maximum current during deposition Variable MAXCURR2 = 24 A ; Time pulse on Variable PULSON2 = 5 ms ; Time pusle offVariable PULSOFF2 = 35 ms ; Deposition timeVariable PTS2 = 375 sec ;; ----------------------------------------------------------------------------------------- ; Process parameters deposition second layer N=2.05 T=75nm ;; Deposition pressureVariable PRESS3 = 2600 mTor ; NH3 flow ; Variable NH3FL2 = 4.4 slm Variable NH3FL3 = 0 slm ; SiH4 Flow; Variable SIH4FL2 = 500 sccm Variable SIH4FL3 = 0 sccm ; Deposition powerVariable HFPOWER3 = 6500 Watt ; Maximum current during deposition Variable MAXCURR3 = 28 A ; Time pulse onVariable PULSON3 = 2 ms ; Time pusle offVariable PULSOFF3 = 12 ms第二层膜的折射率为2.05，厚度为75nm ；炉管压强为1600 mTor ；氨气流量为7.2 slm ，硅烷流速为800 sccm ；射频功率为7500 Watt ；最大电流为24 A ；占空比为5/40；沉积时间为375 s 。
炉管压强为2600 mTor ；射频功率为6500 Watt ；最大电流为248A ；占空比为2/14；沉积时间为120 s ；未通气体为预处理过程。
Variable PTS3 = 120 sec ; ----------------------------------------------------------------------------------------- ; Process parameters deposition second layer N=2.05 T=75nm ; ; Deposition pressure Variable PRESS4 = 2000 mTor ; NH3 flow ; Variable NH3FL2 = 4.4 slm Variable NH3FL4 = 6 slm ; SiH4 Flow ; Variable SIH4FL2 = 500 sccm Variable SIH4FL4 = 0 sccm ; Deposition power Variable HFPOWER4 = 6500 Watt ; Maximum current during depositionVariable MAXCURR4 = 24 A; Time pulse onVariable PULSON4 = 2 ms ; Time pusle off Variable PULSOFF4 = 12 ms ; Deposition time Variable PTS4 = 80 sec ; please do not apply any changes after this line ;***************************************************************************************以下为配方的详细内容，仍需进一步的学习了解。