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PECVD的工作原理
2009-03-1321:11
PECVDPECVD--等离子体化学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).实验机理：辉光放电等离子体中：电子密度高(109~1012/cm3)电子气温度比普通气体分子温度高出10-100倍虽环境温度(100-300℃)，但反应气体在辉光放电等离子体中能受激分解，离解和离化，从而大大提高了参与反应物的活性。因此，这些具有高反应活性的中性物质很容易被吸附到较低温度的基本表面上，发生非平衡的化学反应沉积生成薄膜。优点：基本温度低；沉积速率快；成膜质量好，针孔少，不易龟裂。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。例子：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。
几种PECVD装置图（a）是一种最简单的电感耦合产生等离子体的PECVD装置，可以在实验室中使用。图b）它是一种平行板结构装置。衬底放在具有温控装置的下面平板上，压强通常保持在133Pa左右，射频电压加在上下平行板之间，于是在上下平板间就会出现电容耦合式的气体放电，并产生等离子体。
图（c）是一种扩散炉内放置若干平行板、由电容式放电产生等离子体的PECVD装置。它的设计主要为了配合工厂生产的需要，增加炉产量