CVD工藝原理及設備介紹

1、Copyright BOE Technology Group一、一、PECVD在在ARRAY中擔當?shù)慕巧袚數(shù)慕巧獳RRAY工藝構成Copyright BOE Technology 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反應方式,將反應物(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.如可生成:導體: W(鎢)等;半導體:Poly-Si(多晶硅), 非晶硅等;絕緣體(介電材質(zhì)): SiO2, Si3N4等. 2.PECVD2.PECVD的介紹的介紹為了使化學反應能在較低的溫度下進行，利用了等離子體的活性來促進反應，因而這種CVD稱為等離子

2、體增強化學氣相沉積(PECVD).Copyright BOE Technology GroupPECVD基本原理及功能3. 3. PECVDPECVD制膜的優(yōu)點及注意事項優(yōu)點：優(yōu)點： 均勻性和重復性好，可大面積成膜； 可在較低溫度下成膜； 臺階覆蓋優(yōu)良； 薄膜成分和厚度易于控制； 適用范圍廣，設備簡單，易于產(chǎn)業(yè)化注意事項：注意事項： 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，應采取必要的防護措施。Copyright BOE Technology GroupPECVD基本原理及功能 RF Power :提供能量 真空度(與壓力相關) 氣體的種類和

3、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)Copyright BOE Technology GroupPECVD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+NH3+N2對對GateGate信號線進行保信號線進行保護和絕緣的作用護和絕緣的作用g-SiNx:Lg-SiNx:L50050010%10%a-Si:La-Si:L50050015%15%SiH4+H2SiH4+H2在在TFTTFT器件中起

4、到開關器件中起到開關作用作用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信號信號線的電阻線的電阻PVXPVXp-SiNxp-SiNx2500250010%10%SiH4+NH3+N2SiH4+NH3+N2對對S/DS/D信號線進行保護信號線進行保護5.PECVD 5.PECVD 所做各層膜概要所做各層膜概要Copyright BOE Technology GroupPECVD基本原理及功能基本原理及功能 6. 6. 絕緣膜、有源膜成膜機理SiNX絕

5、緣膜：通過SiH4與NH3混合氣體作為反應氣體, 輝光放電生成等離子體在襯底上成膜。a-Si:H有源層膜：SiH4氣體在反應室中通過輝光放電，經(jīng)過一 系列初級、次級反應，生成包括離子、子活性團等較復雜的反應產(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)物SiHn（n為0 3）Copyright BOE Technology GroupPECVD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、深能級雜質(zhì)少、高遷移率、暗態(tài)電阻率高(2) a-SiN(2) a-SiNx x:H:H

6、i.作為介質(zhì)層和絕緣層，介電常數(shù)適中，耐壓能力強，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 具有較高的電導率，較低的電導激活能，較高的參雜效率，形成微晶薄膜。Copyright BOE Technology Group三、三、PECVD設備設備 Copyright BOE Technology GroupPECVD設備設備 真空狀態(tài)的設備內(nèi)部與外面的大氣壓間進行轉(zhuǎn)換的Chamber,通過Cassette向Loadlock Ch.傳送時,首先使用N2氣使其由真空轉(zhuǎn)變?yōu)榇髿鈮?傳送結束后,使用D

7、ry泵使其由大氣壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎婵?而且對沉積完成的熱的Glass進行冷卻,為減少P/T(Particle)的產(chǎn)生,在進行抽真空/Vent時使用Slow方式1. Loadlock Chamber1. Loadlock Chamber 基礎真空:500mTorr以下 兩個Loadlock Chamber公用一個Pump Loadlock Door是由兩個氣缸構成,完成兩個方向的運動 升降臺:由導軌和絲杠構成,通過直流步進電機進行驅(qū)動Copyright BOE Technology GroupPECVD設備設備 2 2、 ACLS ACLS ACLS(Automatic Cassette Load St

8、ation)是主要放置Cassette的地方 4個Cassette Stage:A,B,C,D(向外從左向右) 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):防止設備自動進行時有人接近Stage 設備狀態(tài)指示器 綠色:表示設備處于執(zhí)行狀態(tài) 白色:表示設備處于閑置狀態(tài) 藍色:表示設備處于等待狀態(tài) 黃色:表示設備處于暫停或停止狀態(tài) 紅色:表示設備由于Alarm處于暫?；蛲Ｖ範顟B(tài) Atm 機器手: ATM 機器手共有4個方向,即T,X,R,Z軸,其中X軸是通過 T,R軸組合來完成的Co

9、pyright BOE Technology GroupPECVD設備設備 3 3、Heat ChamberHeat Chamber在Heat Ch.中對Glass進行Preheating處理后傳送到Process Chamber 基礎真空:500mTorr以下 溫度控制:最大可加熱到400 由13個Shelf構成,并通過各Shelf對溫度進行控制,Shelf電阻 14Ohms(1216),Shelf內(nèi)部為銅,在外表面鍍Ni Body為不銹鋼Copyright BOE Technology Group4 4、Process ChamberProcess ChamberPECVD設備設備 Pro

10、cess Chamber控制了在一個玻璃上的化學氣相沉積過程的所有工序Copyright BOE Technology Group RPSC RPSC系統(tǒng)系統(tǒng)PECVD設備設備 在成膜過程中,不僅會沉積到Glass上而且會沉積到Chamber的內(nèi)壁,因此需對Chamber進行定期的Dry 清洗,否則會對沉積進行污染 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)反應使其由固體變成氣體Copyright BOE Technology Group四、四、PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)

11、備件 Copyright BOE Technology GroupPROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 1.Diffuser1.DiffuserFloating Diffuser Diffuser Diffuser 使工藝氣體和使工藝氣體和 RF RF 能量均勻地擴散進入能量均勻地擴散進入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需要被更換需要被更換。Copyright BOE Technology GroupPROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 DiffuserDiffus

12、er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由鋁構成由鋁構成上升到上升到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 diffuserfloating diffuser) )Copyright BOE Technology GroupDiffuser Backing Plate (Bottom View)Diffuser B

13、acking Plate (Bottom View)Backing PlateLid frameLid CartCopyright BOE Technology GroupProcess Chamber要在必須的真空和溫度環(huán)境下打開Slit閥門真空機械手end-effector把在Lift Pins上的玻璃放進process chamber以及縮回后放進transfer chamberslit閥關閉及密封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process chamber.想要的材料沉積在玻璃上s

14、usceptor按需要上升或下降到達必要的電極距PROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 Copyright BOE Technology GroupPROCESS CHAMBER內(nèi)備件內(nèi)備件 Copyright BOE Technology GroupSusceptors 會頻繁替換。他們能持續(xù)多久是看每個系統(tǒng)的程序和清洗需求。 電弧擊穿, 變色的斑點, 錯誤的操作。 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 Copyright BOE Technology 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 Copyright BOE Technology GroupLift pins 和pin plate是分開的部分當玻璃降低至susceptor上時，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，它不會通過susceptor掉落Copyright BOE Technolog