1、1在实际当中，硅烷的价格是较昂贵的，因此在生产过程中，廉价的氨气适当过量以达到硅烷的较大利用率，而以总体的成本最低，经济效益最高为目的。因此，流量比选择 Si/N=1/3。在沉积过程中，如果硅烷的量比率过大，反应不完全，则尾气中的硅烷含量高，过量的硅烷会与空气中的氧气进行剧烈反应，有火焰和爆破声，对于生产操作不利，且也白白浪费硅烷，同样氨气和氮气的过量也会造成浪费。因此流比的选择必须围绕较好的折射率和较佳的经济效率来考虑。&1.3 PECVD 种类：&1.3.1 PECVD 分类：PECVD直接法间接法管式 PECVD板式 PECVD微波法直流法5PECVD 按 沉积腔室等离子源与样品的关系
2、上可以分成两种类型：直接法： 样品直接接触等离子体，样品或样品的支撑体就是电极的一部分。间接法： （离域法）待沉积的样品在等离子区域之外，等离子体不直接打到样品表面，样品或其支撑体也不是电极的一部分直接法：管式 PECVD 系统：使用石英管作为沉积腔室，电阻炉作为加热体，将一个可以放置多片硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。板式 PECVD 系统：系统采用平板型的电极，与样品支架形成一个放电回路，在腔室中的工艺气体在两个极板之间的交流电场的作用下在空间形成等离子体间接法：微波法：使用微波作为激发等离子体的频段。直流法：使用直流源激发等离子体。&1.3.2 管式 PE 与板式 PE均匀性分析：管式
3、 PECVD：系统由于其石墨舟中间镂空，因此利用了硅片作为电极的一部分， 因此辉光放电的特性就与硅片表面的特性有了一定的关系，比如硅片表面织构化所生成的金子塔尖端的状态就对等离子体放电产生影响，而目前硅片的电导率的不同 也影响到等离子场的均匀性；气流是从石英管一端引入，这样也会造成工艺气体分布的不均匀板式 PECVD：系统使用了衬底板作为电极，而且采用匀气的 Shower 系统，均匀性有所改善板式 PECVD 由于平行板电极间距的不一致，也会导致成膜不均匀板式 PECVD 系统中，存在等离子体高频波长所带来的附加的不均匀性成膜致密度分析：直接 PECVD 的等离子体直接作用于硅片表面，均匀性好
4、间接法 PECVD 中形成生长成分后扩散到衬底成膜，致密度差，基元和衬底的附着力较弱直接 PECVD 离子能量较高，促使生长基元和衬底有较强的附着力溅射 PECVD 相比具有更差的致密度&1.4 PECVD 系统介绍&1.4.1 生产用板式 PECVD：SiNA 是德文 Silizium（硅）-Nitrid（氮）-Anlage （处理系统）的缩写。6它是专门利用 PECVD 过程来沉积氮化硅薄膜的系统，最初 SINA 系统只用于研究。SiNA 系统是一个模块化的在线生产系统，主要用于太阳电池减反膜的沉积 。生产公司：Roth&Rau AG等离子产生方式：微波（2.45GHz）SiNA 系统有三
5、个腔体，分别是 进料腔 ， 反应腔 （包括预热、沉积和冷却三部分）和 出料腔 。各腔体直接有闸门阀隔开。除了腔体，其它主要部分包括真空泵系统，真空监测系统（各种真空规） ，气体供应系统，等离子源(微波发生器） ，冷却水系统，硅片传送系统和衬底加热系统等。真空规管就是测量真空度的传感器。真空规管测量出来的信号传输到真空计上经过放大处理就可以显示出被测真空环境的真空度。主要应用于真空环境的真空度测量领域，如真空镀膜，太阳能集热管制作，真空冶炼等。SINA 系统7设备核心89&1.4.2 关于石英管的一些操作：1.1 石英管的拆卸工艺反应时间（或沉积反应时间）之后，一层 12mm 厚的氮化硅层（Si
6、N）在硅片表面生长出来，由此改变了耦合条件和沉积性能（沉积率降低）我们建议在 3040 小时后更换石英管，玻璃石英管的拆卸按照如下步骤：（1） 将微波发射头上相关的盖子拆开图 9：SiNA 系统中整合的小型微波发射头（MW head）（2） 将微波连接器一端的铜质天线向外拔出 80mm 后即可挪开该天线（见图 10 的右图）图 10：在工作位置和维护位置配有铜质天线的小型微波发射头（3） 将横向的沉积罩向上移开10图 11：完整的等离子体发射源（左图）和没有横向沉积罩的等离子体发射源（右图）（4） 顺时针方向打开快速释放卡口锁定装置（使用特殊的工具见等离子体发射源操作手册）卡口锁定机械装置（5
7、） 将卡口锁定装置拉出夹口（法兰盘）图 13：设备维护位置时的卡口锁定机械装置（6） 向上取出石英管部件（带有全部的附属部件）111.2 沉积罩的拆卸有时当等离子体发射源的沉积罩严重污染时，为了更换相关的沉积罩或拆卸加以清洗（使用混合了异丙醇C3H7OH的喷沙&超声波清洗）。以下的步骤显示了如何拆卸沉积罩（1） 使用真空吸尘器将所有微粒清除干净（2） 使用特殊的工具将沉积罩的固定器旋转90度（这种方法下的沉积罩的固定器和固定槽是上下位置的）图14：防护罩固定器专用的特殊工具（左图）设备维护和工艺操作时的位置（3） 向上拆开沉积罩（4） 清洗或更换新的沉积罩，（见等离子体发射源操作手册之备配件）
8、（注意！清洗沉积罩时所选择的喷沙压力要适中，不得使沉积罩发生弯曲。）（5） 之后，使用抹布和异丙醇清除所有的微粒121.3 等离子体发射源的清洗等离子体发射源需要定期维护，特别是出气口的气孔会附着物质。以下步骤显示如何清洗等离子体发射源和气体吹淋口。（1） 使用真空吸尘器将所有微粒清除干净（2） 使用金属线刷或砂纸清洗严重污染的不能拆卸的部件，使用真空吸尘器清除过程中产生的灰尘。（3） 每天检查气体吹淋口所有的气孔（1mm 直径）是否通畅，如果有堵塞，使用 1mm 的钻孔机或针头刺透气孔。（4） 如果情况较为严重，需要松开气体吹淋头的固定螺丝将其拆卸，气体连接部分另外清洗或加以更换。图 15：
9、关闭的氨气吹淋喷头孔（左图）部分关闭的硅烷气体吹淋喷头孔（右图）（5） 之后，使用真空吸尘器清洗气体吹淋口（6） 将气体吹淋头末端的 M6 螺丝打开（7） 从外向内用压缩气体将气体吹淋头内部的灰尘吹出或者从内向外用纯氮气吹出灰尘（8） 使用真空吸尘器清洗一侧的表面法兰盘并用抹布和异丙醇密封表面（注意！卡口锁定连接器和法兰盘之间的尺寸咬合公差只有 0.10.2mm。 ）（9） 如果层从卡口锁定架或横向工艺仓罩上脱落将会导致擦伤和损伤卡口锁定装置和法兰盘图 16：工艺反应仓仓壁上的微波发射头法兰接口1.4 沉积罩的替换13替换新的或清洗过的沉积罩的步骤与 5.2 中拆卸沉积罩的步骤相反。1.5 玻
10、璃石英管的替换替换玻璃石英管需要按照以下步骤拆卸多个密封件和固定件，将它们按照正确的顺序安装在新的石英管（规格见表 4）上。图 17：所有装配部件的正确顺序表 3 列出的是所有附件的功能部件 描述 功能A 卡口锁定式机械装置 快速释放装置，将力传到至密封套件B 铝制环型止推轴 Thrust Collar 保持卡口锁定装置向密封套件传送的力比较均衡一致C 聚四氟乙烯 PTFE Thrust Collar 当卡口锁定装置旋转时防止扭矩力传送到石英管上引起扭曲D 聚氯丁橡胶 Viton O 型密封圈 真空密封E 聚四氟乙烯 PTFE 环型止推轴 Thrust Collar 当卡口锁定装置旋转时防止扭
11、矩力传送到石英管上引起扭曲F 聚氯丁橡胶 Viton O 型密封圈 真空密封G 玻璃石英管 向外传送微波能量H 铜质内导轴 微波导体I 聚四氟乙烯 PTFE 托盘固定铜质内导轴（注意，提供两种不同厚度的托盘以供不同长度的玻璃石英管使用）K 铜罩 将所有部件罩住L 聚氯丁橡胶 Viton O 型密封圈 真空密封表 3：装配部件的功能表（1） 检查所有密封件是否适合真空操作（如果需要替换备配件）14（2） 清洗后将所列出的部件插入铜罩中图 18：铝质罩帽中的装配部件（3） 用异丙醇将石英管推入准备好的罩中图 19：将石英管挤压进准备好的铝质罩帽（4） 将铜质内导轴插入并定位于聚四氟乙烯 PTFE
12、托盘的中心位置（ PTFE 托盘对于确保铜质内导轴在石英管内的中央位置是十分必要的）图 20：完整的石英管的剖面图15（5） 将卡口锁定装置滑入石英管图 21：准备好的微波传送系统（6） 用异丙醇将石英管的另一端推入准备好的另一个铝制的罩帽中，同时将铜质内导轴插入并定位于另外一个聚四氟乙烯 PTFE 托盘的中心位置图 22：完整的微波传送系统表 5 列出的是推荐的石英管的规格材料成分 100% SiO2材料要求 低 OH成分无细微裂纹和气泡处理 消除应力回火处理管口火焰抛光管子尺寸长度SiNA=1130mm（公差：0.5mm）外径=30mm（公差：0.5mm）内径=26mm（公差：0.5mm）
13、表 4：石英玻璃管的规格（7） 按照 5.1 所描述相反的步骤安装玻璃石英管（8） 检查铝制罩帽端的法兰盘（23 A）是否密封能够适应真空操作（如果需要就更换部件） ，并使用异丙醇清洗需要清洗的密封件。16图 23：带有环形封口的铝制罩帽如果在等离子反应仓的仓壁上出现白色的氮化硅沉积物就说明出现了严重的泄露，图 24 显示的是 SiNA系列中出现的泄露案例。图 24：SiNA 系统中卡口密封处作为气体泄露指示标志的 SiO 沉积层17&1.4.2 生产用管式 PECVD：18管式 PE晶片装载区真空系统控制系统特气柜：（气动阀）之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容易产生火花，而气动阀可以最大
14、程度的避免火花。桨：由碳化硅材料制成，具有耐高温、防变形等性能。作用是将石墨舟放入或取出石英管。LIFT：机械臂系统，使舟在机械臂作用下在小车、桨、储存区之间互相移动。抽风系统：位于晶片装载区上方，初步的冷却石墨舟和一定程度的过滤残余气体 SLS 系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围在 23 厘米炉体石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜的作业区域，耐高温、防反应。加热系统：位于石英管外，有五个温区。冷却系统：是一套封闭的循环水系统，位于加热系统的金属外壳，四进四出并有一个主管道，可适量调节流量大小。真空泵：每一根石英管配置一组泵，包括主泵和辅助泵。蝶阀：可以根据要求控制阀门的开关的大小，来调节管内气压的冷却系统的优点:没有消耗净室空气不同管间无热干涉炉环境的温度没有被热空气所提升空气运动（通风装置）没有使房间污染19噪音水平低
