等离子体辅助CVD技术
cvd设备等离子
cvd设备等离子
"CVD设备" 通常指的是化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）设备，而"等离子" 可能是指CVD 过程中涉及到的等离子体。
在CVD 过程中，化学气体在反应室中被分解并沉积在基材表面，形成薄膜或其他涂层。
等离子体在这个过程中可能发挥关键作用，例如，等离子体可以通过提供激发能量促使气体分子分解成活性物种。
以下是CVD 设备和等离子体在CVD 过程中的一般角色：
CVD 设备的基本组成：
* 反应室：
* 包含基材的区域，化学气体在这里被分解并沉积在基材表面。
* 底板或基材：
* 放置在反应室中，接受沉积的薄膜或涂层。
* 供气系统：
* 提供用于沉积的化学气体。
* 加热系统：
* 使反应室内的温度保持在适当的沉积温度。
CVD 过程中的等离子体：
* 等离子体激发：
* 在CVD 过程中，有时会使用等离子体激发化学气体，使其分解成反应物质。
这可以通过射频（RF）电源或微波源等方式实现。
* 活性物种生成：
* 等离子体的存在可以生成活性的离子和自由基，这些活性物种有助于化学反应的进行，提高沉积速率并改善薄膜质量。
* 辅助于反应：
* 在某些CVD 过程中，等离子体还可以用于激活反应，特别是对于高温或难反应的物质。
具体的CVD 设备和等离子体配置可能因具体应用而有所不同。
例如，PECVD（等离子体增强化学气相沉积）就是一种使用等离子体的特殊CVD 过程。
在具体的应用中，不同的设备和过程参数将产生不同的薄膜或涂层特性。
cvd技术原理
cvd技术原理CVD技术原理CVD技术，即化学气相沉积技术（Chemical Vapor Deposition），是一种常用的薄膜制备技术。
它通过在高温下使气体反应生成固态产物，并在基底表面上沉积出所需的薄膜。
CVD技术在微电子、光电子、材料科学等领域有着广泛的应用。
CVD技术的原理基于气相反应。
一般来说，CVD过程需要满足以下几个条件：合适的气相反应物、合适的反应温度、合适的反应压力以及合适的基底材料。
基于这些条件，CVD技术可分为热CVD 和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）两种。
热CVD是最常见的CVD技术。
它利用热源提供反应所需的能量，使气相反应物在表面上发生化学反应并沉积。
在热CVD过程中，反应物质会通过扩散从气相转移到基底表面。
这个过程需要满足一定的反应温度和压力，以保证反应物质能够在基底表面上扩散并反应。
PECVD是一种利用等离子体激发反应的CVD技术。
它通过加入外部能量，如辐射或电场，将反应物质激发成等离子体态，从而提高反应速率和降低反应温度。
PECVD技术在低温下就能实现薄膜的沉积，从而避免了基底材料的热损伤。
CVD技术的核心是反应机理。
在CVD过程中，反应物质通过提供能量激发为活性物种，这些活性物种在基底表面上发生化学反应并沉积。
具体的反应机理因不同的材料而异。
以石墨烯的CVD制备为例，常用的反应物为甲烷（CH4），其在高温下分解生成碳原子，然后这些碳原子在基底表面上重新排列并形成石墨烯薄膜。
除了反应机理，反应条件也对CVD技术的薄膜性能有着重要影响。
例如，反应温度会影响薄膜的结晶度和晶粒尺寸，高温下有利于晶粒长大，但过高的温度可能导致杂质的掺入。
反应压力则会影响薄膜的致密度和表面平整度，较高的压力有助于提高薄膜的致密性，但过高的压力可能导致薄膜的开裂和应力增大。
CVD技术还可以通过控制反应气氛、引入掺杂气体以及改变基底表面的形貌等手段来调控薄膜的性质。
例如，通过在反应气氛中引入硼烷（B2H6）可以在沉积的硅薄膜中引入硼元素，从而改变硅薄膜的导电性能。
高密度等离子体辅助CVD工艺在集成电路制造中应用与改善
ABSTRACTThe using of the thin film deposition technique plays a great role in the production of the integrated circuits.With its good functions,High Density Plasma Chemical Vapor Deposition(HDP CVD)which is one kind of the thin film deposition technique has been using more and more widely in the real production nowadays. This paper introduces the HDP CVD process principle,equipment and the way of measurement in details,and gives thorough study for the Void Defect which has been found in the production.Because of the development of the integrated circuits,the Critical Dimension of the device has been becoming smaller and smaller,which has challenged the gap-fill ability of the HDP CVD process.During the production of the integrated circuits,we could effectively avoid the happening of the Void Defect by adjusting the deposition-etch ratio.The paper has found out the key process parameter and its regulation of the changing for the deposition rate and etch rate in the HDP CVD process through plenty of testing analysis.Based on his working experience in the film deposition department in the IC factory,the author summarized a method for resolving the void defect through the theory analysis and practices,which is helpful to improve the production efficiency and process stability and enhance the company's competitive ability in the same industry.Key words:Thin film；Deposition；High density plasma；Void目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2CVD简介 (2)1.2.1CVD工艺原理 (2)1.2.2集成电路制造中CVD的工艺类型 (4)1.2.2.1常压CVD(APCVD) (4)1.2.2.2低压CVD(LPCVD) (5)1.2.2.3等离子体辅助CVD(PECVD) (7)1.2.2.4高密度等离子体辅助CVD(HDP CVD) (10)1.3CVD技术的发展 (11)1.4本文的思路与创新之处 (12)第二章高密度等离子体辅助CVD淀积设备和工艺原理 (13)2.1HDP CVD薄膜淀积设备介绍 (13)2.1.1C ENTURA U LTIMA机台系统简介 (13)2.1.2C ENTURA U LTIMA HDP CVD反应腔简介 (16)2.2高密度等离子体辅助CVD工艺原理 (18)2.1.1等离子体辅助CVD（PECVD）的局限 (18)2.1.2高密度等离子体辅助CVD（HDP CVD）的工艺原理 (20)2.1.3HDP CVD工艺薄膜淀积的工艺程式 (25)2.3本章小结 (26)第三章高密度等离子体辅助CVD工艺在集成电路制造中的应用 (27)3.1HDP CVD薄膜在集成电路制造中的应用 (27)3.2集成电路制造中对HDP CVD薄膜的工艺要求 (28)3.3高密度等离子体辅助CVD薄膜的测量参数 (28)3.3.1厚度（Thickness） (28)3.3.2折射系数（Refractive Index，RI） (29)3.3.3湿法刻蚀速率(Wet Etch Rate，WER) (30)3.3.4应力（Stress） (30)3.3.5淀积刻蚀比（DS Ratio） (31)3.3.6掺杂元素的含量的测量 (33)3.4本章小结 (33)第四章HDP CVD在集成电路生产中缺陷的研究和改善 (34)4.1空洞缺陷（Void）的形成机理 (34)4.2总刻蚀速率的测量 (35)4.3总淀积速率的测量 (35)4.4影响总刻蚀速率的相关参数 (36)4.5影响总淀积速率的相关参数 (41)4.6生产中空洞缺陷的排查方法 (45)4.7本章小结 (47)第五章总结与展望 (49)参考文献 (50)致谢 (52)第一章绪论1.1引言在20世纪,人类社会经历了从机械时代发展到电子技术时代的的技术革命。
CVD工艺原理及设备介绍
process chamber以及缩回后放进transfer chamber slit阀关闭及密封 susceptor举起玻璃偏离lift pins而放之于diffuser下方
➢ 基础真空:500mTorr以下 ➢ 两个Loadlock Chamber公用一个Pump ➢ Loadlock Door是由两个气缸构成,完成两个方向的运动 ➢ 升降台:由导轨和丝杠构成,通过直流步进电机进行驱动
2、 ACLS
ACLS(Automatic Cassette Load Station)是主要放置Cassette 的地方
上升到process chamber盖的d i f f u s e r 用 瓷固定架和RF绝缘体来隔离它和process chamber盖。( f loa t ing d i f f u s e r )
Diffuser Backing Plate (Bottom View) Backing Plate Lid frame
生长的主要是一些中性产物SiHn（n为0～
3）
7. 几种膜的性能要求
(1) a-Si:H
低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻率 高
(2) a-SiNx:H
i. 作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率 高，固定电荷少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀
ii.作为钝化层，密度较高，针孔少
陶瓷检查
所有程序中的陶瓷装置腔体和盖的 裂纹，扭曲，缺口或其他变形
Lift pins 和pin plate是分开的部分
当玻璃降低至susceptor上时，pin plate完全缩回 ，lift pins凹陷在 susceptor 表面内
CVD的原理与工艺
CVD的原理与工艺CVD（化学气相沉积）是一种常用的薄膜制备技术，通过在高温条件下将气体衍生物在固体表面沉积形成薄膜。
它在半导体、光电子、材料科学等领域有着广泛的应用。
本文将介绍CVD的基本原理和常见的工艺流程。
CVD的基本原理是利用气体在固体表面发生化学反应产生固体沉积。
其过程可以简单概括为三个步骤：传输扩散、化学反应和沉积。
首先，在高温下，气体分子从气相传输到固相表面，这个过程称为传输扩散。
然后，在固体表面发生化学反应，气体分子与表面原子或分子发生物理或化学相互作用。
最后，与固体表面反应的产物发生聚集并沉积到固相表面上，形成薄膜。
CVD工艺可以分为四个主要组成部分：反应室、基底、前驱物和载气。
反应室是进行反应的容器，通常由高温和高真空环境下的材料制成。
基底是待沉积薄膜的衬底，可以是玻璃、硅等多种材料。
前驱物是产生沉积薄膜的化学物质，通常是气态或液态的。
载气是用来稀释前驱物的气体，使其在反应室中更均匀地传输。
CVD的工艺流程是在反应室中将前驱物供应和载气送入，通过传输扩散和化学反应后，形成薄膜并覆盖在基底上。
根据前驱物供应的方式和反应室的特点，CVD可以分为几个常见的工艺类型。
最常见的是热CVD，也称为低压CVD（LPCVD）。
在低压下，前驱物和气体通过加热传输到反应室中，沉积在基底上。
这种方法适用于高温下的材料制备，例如多晶硅、氮化硅等。
另一种常见的是PECVD（等离子体增晶体化学气相沉积）。
在PECVD 中，通过产生等离子体来激活前驱物的化学反应。
在等离子体的作用下，前驱物转化为离子和活性物种，进一步在基底上反应形成薄膜。
这种方法适用于制备非晶硅、氮化硅等。
还有一种CVD工艺称为MOCVD（金属有机化学气相沉积）。
在MOCVD 中，金属有机化合物作为前驱物供应，经氢气或氨气稀释。
通过热解和化学反应，金属有机前驱物转化为金属原子和活性物种，在基底上形成薄膜。
这种方法适用于制备复杂的金属氧化物、尖晶石等。
hdp-cvd工作原理
hdp-cvd工作原理HDP-CVD工作原理HDP-CVD（High-Density Plasma Chemical Vapor Deposition）是一种高密度等离子体化学气相沉积技术，广泛应用于半导体制造工艺中。
它通过将气体置于高密度等离子体环境中，使气体分子发生化学反应并沉积在衬底上，从而实现薄膜的生长。
HDP-CVD的工作原理可以分为几个关键步骤。
首先，在真空室中建立高真空环境，排除空气中的杂质和水分，以确保沉积过程的稳定性和膜的质量。
然后，通过加热衬底，使其达到适当的温度，以促进薄膜的生长。
接下来，将预先选择的气体引入反应室中。
在反应室中，气体会被引入高频电场中，产生等离子体。
高频电场会激发气体分子中的电子，使其获得足够的能量，从而导致分子碰撞和解离。
这些解离的分子会与衬底表面上的活性位点发生反应，并沉积在衬底上形成薄膜。
HDP-CVD中的等离子体环境具有较高的离子浓度和能量，能够提供较高的沉积速率和较好的薄膜质量。
高密度等离子体可以提供足够的能量和活性粒子，以确保薄膜的均匀性和致密性。
此外，HDP-CVD还可以通过调节气体流量和反应室压力来控制薄膜的成分和性质。
HDP-CVD在半导体制造工艺中具有广泛的应用。
例如，在MOS （Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管的制造过程中，HDP-CVD可以用于沉积硅氧化物和氮化硅等绝缘层材料。
这些绝缘层材料可以提供电隔离和保护电路的功能。
此外，HDP-CVD还可以用于沉积金属薄膜，如铝和铜，用于连接电路中的不同部分。
HDP-CVD是一种重要的薄膜生长技术，通过利用高密度等离子体环境中的化学反应，实现在衬底上沉积薄膜。
它在半导体制造工艺中发挥着重要的作用，用于生长绝缘层和金属薄膜，以满足不同器件的要求。
该技术的工作原理清晰明了，通过控制气体流量、反应室压力和衬底温度等参数，可以实现对薄膜成分和性质的精确控制。
随着半导体工艺的不断发展，HDP-CVD技术也在不断进步和改进，以满足更高性能和更复杂器件的需求。
cvd原理
cvd原理CVD原理。
化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）是一种重要的薄膜生长技术，广泛应用于半导体、光电子、纳米材料等领域。
CVD技术通过在合适的反应条件下，将气态前体物质在基底表面化学反应生成固态产物，从而实现薄膜的生长。
CVD技术具有高纯度、均匀性好、可控性强等优点，因此备受关注。
CVD原理基于气相反应，其基本过程包括气相前体物质的输运、表面吸附、表面扩散和反应生成固相产物。
首先，气态前体物质被输送到基底表面，通常通过气体输运或者液体输运的方式。
其次，前体物质在基底表面发生吸附，形成一个吸附层。
接着，吸附的前体物质会在基底表面扩散，寻找合适的位置进行反应。
最后，在合适的条件下，前体物质发生化学反应，生成固相产物，从而实现薄膜的生长。
CVD技术的原理可以分为热CVD和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）两种类型。
热CVD是指在较高温度下进行气相反应，利用热能激发前体物质分子的化学反应。
而PECVD则是在较低温度下通过等离子体的激发来促进气相反应。
两种类型的CVD技术各有优势，可以根据具体的应用需求选择合适的技术路线。
CVD技术的发展离不开对反应机理和材料生长动力学的研究。
科学家们通过对反应条件、基底表面状态、气相前体物质选择等因素的研究，不断优化CVD技术，提高薄膜的生长速率、均匀性和质量。
同时，对于新型材料的研究也推动了CVD技术的发展，例如石墨烯、碳纳米管等材料的生长就离不开CVD技术。
总的来说，CVD技术作为一种重要的薄膜生长技术，具有广泛的应用前景。
通过对CVD原理的深入理解和技术的不断优化，相信CVD技术将在半导体、光电子、纳米材料等领域发挥更加重要的作用，推动相关领域的发展和应用。
PECVD的工作原理
PECVD的工作原理PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种利用等离子体增强的化学气相沉积技术，用于在固体表面上沉积薄膜。
它在半导体、光电子、显示器件等领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍PECVD的工作原理及其应用。
一、工作原理PECVD是在低压下通过等离子体激发的化学反应来实现薄膜沉积的过程。
其基本原理是将气体引入反应室中，通过电场激发气体产生等离子体，激发的等离子体与反应室中的气体发生化学反应，从而沉积在基片表面形成薄膜。
具体步骤如下：1. 反应室准备：将基片放置在PECVD反应室中，并进行真空抽气，以去除反应室内的杂质和空气。
2. 加入气体：根据所需的薄膜材料，选择相应的气体并加入反应室中。
这些气体可以是有机气体、无机气体或者混合气体。
3. 产生等离子体：通过加入高频电场或者射频电场，激发反应室中的气体，形成等离子体。
等离子体的产生可以通过电极、电磁场等方式实现。
4. 化学反应：激发的等离子体与反应室中的气体发生化学反应，产生活性物种，如自由基、离子等。
这些活性物种在基片表面发生吸附和反应，从而形成薄膜。
5. 薄膜沉积：活性物种在基片表面沉积并结合，形成所需的薄膜。
薄膜的厚度可以通过控制沉积时间来调节。
6. 结束反应：当薄膜沉积达到所需厚度后，住手供气并关闭电场，等离子体消失。
最后，恢复大气压力，取出沉积好的基片。
二、应用领域PECVD技术在半导体、光电子、显示器件等领域有着广泛的应用，例如：1. 半导体器件创造：PECVD可用于沉积硅氮化物、硅氧化物等绝缘层，用于创造MOSFET、CMOS等半导体器件。
2. 光电子器件创造：PECVD可用于沉积氮化硅、氧化硅等材料，用于创造光纤、光波导等光电子器件。
3. 薄膜涂层：PECVD可用于沉积防反射膜、硬质涂层等，提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等性能。
4. 薄膜材料研究：PECVD可用于制备各种新型薄膜材料，如氮化硼薄膜、碳化硅薄膜等，用于研究和应用开辟。
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而普通CVD过程的反应速率
k
k e
E RT
0
那时，热能是使过程得以进行的激活能的来源
薄膜 PECVD 低温沉积的主要优点
薄膜低温沉积的意义包括：
避免薄膜与衬底间发生不必要的扩散与反应 避免薄膜或衬底材料的结构变化与性能恶化 避免薄膜与衬底中出现较大的热应力等
电容耦合方式
电感耦合方式
在石英管式的PECVD装置中，电极置于石英管外，类似于 冷壁式的CVD结构，但此时射频激发的对象是等离子体。
由于电极不与反应气体相接触，因而没有电极杂质污染。 装置简单，但不适于大面积沉积和工业化生产。
电容耦合的射频PECVD装置
可实现薄膜的均匀、大面积沉积 可形成不对称的电极形式，产生可被利用的自偏压 PECVD可使需在高温（750-900C）下进行的由SiH4、
PECVD过程中的微观过程
e-
热CVD过程
PECVD过程
在气相中,PECVD发生的是PVD和CVD结合的过程
在衬底表面,发生的是与热CVD相似的吸附、扩散、反应以 及脱附等一系列的微观过程
PECVD过程中重要的物理-化学过程
气体分子与电子碰撞，产生出活性基团和离子 ；活性基团扩散到衬底表面
电弧等离子体与CVD技术
电弧等离子体是一种近平衡的热等离子体， 其中电子的温度与原子的温度近似相等
电弧等离子体多采用直流或射频（但也有采 用微波的）电源激励
从此意义上讲，一般的CVD技术依赖于相对较 高的温度，因而可被称为热CVD技术
在PECVD装置中，气体的压力多处于易于维 持大面积等离子体的5500Pa的范围，放电类 型多属于辉光放电，等离子体密度约1091012 个/cm3，而电子温度约110eV
PECVD 的主要优点
PECVD方法区别于普通CVD方法的特点在于 等离子体中含有大量高能量的电子，它们可间 接地提供CVD过程所需要的激活能
相当于PECVD的
热丝CVD
R.E.I. Schropp / Thin Solid Films 451 – 452 (2004) 4552–04065C
SiH 4 SiH 3 H
1700C
加热至炽热的金属丝在其周围也可以产生气相活性基团。因 而，使用热丝CVD可以在低温下实现非晶Si、微晶Si的沉积。 这种方法的优点是没有等离子体的轰击和损伤
A. Matsuda et al. / Solar Energy Materials & Solar Cells 78 (2003) 3–26
PECVD方法制备非晶Si薄膜的过程
在Si薄膜的表面上，覆盖着一层化学吸附态的H ，而H的吸附有助于降低Si薄膜的表面能
在吸附了H的表面上，SiH3等活性基团的凝聚系 数Sc很小。只有在那些H已经脱附了的表面位置 上，SiH3等的凝聚系数才比较大
等离子体: Te 2eV ne 1010/cm3
○
○
等离子体的一般性质
在典型的辉光放电等离子体中： 等离子体密度 1010/cm3 (1/10000的电离率) 等离子体中电子的温度Te 2 eV = 23000K 离子及中性原子处于低能态，如 300500K 但，等离子体中还存在着大量的活性基团：
微波PECVD装置
频率为2.45GHz的微波也可被用于无电极放电的 PECVD
微波谐振腔中不断振荡的微波电场可有效激发等 离子体，其能量转换率高，可产生更高气体离化 率的高密度等离子体
微波等离子体的均匀放电空间受波长的限制，不易 做到大面积均匀放电
微波频率高，使电子的运动方向频繁转换，维持气 体放电的气体压力则相对较高（100-10000Pa）
等离子体中电子碰撞参与的主要微观过程
电子与气体分子的弹性碰撞
XY+eXY+e （使气体分子的动能增加）
电子与气体分子的非弹性碰撞 激发 分解 电离
XY+eXY*+e
XY+eX+Y+e XY+e XY++2e （使气体分子的内能增加）
各种等离子体 的电子温度与 等离子体密度
PECVD使用的等离 子体多为辉光放电
SiH4(g)Si(s)+2H2(g) 或由还原反应制备：
(650C)
SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) (1200C)
但在低温下, Si薄膜的沉积速率却由于表面反应 速率降低而急剧下降
但太阳能电池、集成电路等领域均需要在低温下 制备Si薄膜
利用PECVD技术，则可以将Si薄膜的沉积温度降 低至300C以下
ECR气体放电的原理：在磁场中, 当输入的微 波频率等于电子回旋共振频率m时，微波能 量可有效地耦合给电子；获得能量的电子可使 气体更有效地电离、激发和解离
电子回旋共振PECVD装置的示意图
在装置中设置了磁场；电子在向下游方向运动的同时，围绕磁 力线方向发生回旋共振，不仅有效地吸收微波能量，还使气体 分子大量电离；在等离子体的下游即可获得薄膜的低温沉积
ECR装置的优点
无电极放电 能在低气压(1.33x10-30.133 Pa)下产生
高密度的等离子体；薄膜沉积过程的 温度更低 气体离化率高，一般在10100% 离子能量的分散度小，方向性强
ECR – PECVD在微电子技术中的应用
( 不同条件下沉积的薄膜的剖面图)
(a)无规入射中性基团的沉积 (b)垂直入射和(c)倾斜入射离子束的沉积 由于ECR的工作气压低，电离度高，因而ECR-PECVD装置就 象一个离子源，其产生的等离子体具有极高的反应活性，而 ECR-CVD过程就象是离子束辅助沉积
直流辉光放电 PECVD装置
SiH 4 SiH 3 H
———
阴极
反应气体 溅射法时介绍的二极直流辉光放电装置就可以被用于PECVD过程
直流辉光放电PECVD装置
由直流辉光放电，就可得到下列分解过程
SiH4SiH3+H 而在接近等离子体的范围内，就能得到Si薄膜的
沉积
衬底可以放置在阴极，阳极，或其他位置上。不 同的放置方式，会使薄膜分别受到离子、电子不 同粒子的轰击。衬底放置在阴极还是阳极上，取 决于薄膜是否需要离子的轰击。在制备非晶Si时 ，多将衬底放在阳极上；而在制备C薄膜时，又 多将其放在阴极上
薄膜材料制备技术
Thin Film Materials
北京科技大学材料科学学院 唐伟忠
Tel:
6233 4144
E-mail:
wztang@
课件下载网址： wztang_teaching@
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第六讲
薄膜材料制备的等离子体辅助CVD方法
Preparation of thin films by plasma enhanced CVD （PECVD) processes
提要
等离子体的一般性质 等离子体辅助CVD的机理和特点 等离子体辅助的CVD方法
等离子体和等离子体中的微观过程
放电击穿后，气体成为具有一定导电能力的等 离子体，它是一种由离子、电子及中性原子和原子 团组成，而宏观上对外呈现电中性的物质存在形式
电感耦合式的PECVD可以克服上述的缺点，即 它不存在离子对电极的轰击和电极的污染，也没 有电极表面辉光放电转化为弧光放电的危险，因 而可产生高出两个数量级的高密度的等离子体
电感耦合射频 PECVD装置
在等离子体气流的下游即 可获得薄膜沉积。等离子 体密度可以很高，如 1012/cm3的水平，但其均 匀性较差，均匀面积较小
因此，在非晶Si薄膜的沉积中，H的脱附是薄膜 沉积过程的控制性环节
PECVD方法制备非晶Si薄膜的过程
H的脱附有三种机制： H的热脱附 气相中的活性基团H夺取吸附态的H，生成H2分子 或 SiH3 夺取H，生成SiH4分子 在离子轰击下，吸附态H的脱附
在温度较低时，机制一的几率很小；后两种机制 共同控制着非晶Si的沉积过程
PECVD非晶Si薄膜的 SiH3 基团生长模型
• 第一个 SiH3 基团在 H 覆盖的 生长表面上扩散
• 它从 H 覆盖的薄膜表面上提取 一个 H 原子, 从而留下一个 Si 的空键
• 另一个扩散来的 SiH3 基团在此 Si 空键位置上形成一个新的 Si– Si 键合
• …….
需要: 形成足够多、活性高的 SiH3
A. Matsuda et al. / Solar Energy Materials & Solar Cells 78 (2003) 3–26
○
不同类型的等离子体
等离子体类型
激励电源频率
功率 等离子体密度
压力 电子温度 原子温度
辉光放电 （非平衡等离子体）
弧光放电 （局域平衡等离子体）
DC
DC
13.56 MHz (RF) 2.45GHz （微波）
NH3生成Si3N4介质薄膜的CVD过程，降低至300C
射频辉光放电PECVD装置
直流或电容耦合式的PECVD有两个缺点：
它们使用电极将能量耦合到等离子体中。电极表面 会产生较高的鞘层电位，它使离子高速撞击衬底和 阴极，会造成阴极溅射和薄膜污染
在功率较高、等离子体密度较大的情况下，辉光放 电会转变为弧光放电，损坏放电电极。这使可以使 用的电源功率以及所产生的等离子体密度都受到了 限制
离子、原子、激发态的分子和原子、自由基
如: CH4+, C, CH4*, C*,
CH3
等离子体和等离子体中的微观过程
等离子体中，SiH4气相分子经碰撞过程而生成各种 活性基团
等离子体和 等离子体中 的微观过程
density of radicals produced via electronimpact dissociation , in a realistic silane plasma