PECVD

PECVD ( Plasma Enhanced Chemical V apor Deposition ) -- 等离子体增强化学气相沉积法PECVD：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：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。

优点：基本温度低；沉积速率快；成膜质量好，针孔较少，不易龟裂。

缺点如下： 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。

等离子体在化学气相沉积中有如下作用：

(1).将反应物中的气体分子激活成活性离子，降低反应所需的温度；

(2).加速反应物在基片表面的扩散作用（表面迁移作用），提高成膜速度；

(3).对于基体表面及膜层表面具有溅射清洗作用，溅射掉那些结合不牢的粒子，从而加强了形成的薄膜和基片的附着力；

(4).由于反应物中的原子、分子、离子和电子之间的碰撞、散射作用，使形成的薄膜厚度均匀

原理：管式PECVD的原理就是通过脉冲射频激发受热的稀薄气体进行辉光放电形成等离子体，通过两片相对应的石墨片加相反的交变电压使等离子在极板间加速撞击气体，运动到硅片表面完成镀膜过程。

采用PECVD技术制备薄膜材料时，薄膜的生长主要包含以下三个基本过程：首先，在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物；其中在等离子气相沉积中，潘宁效应起着非常重要的作用。其二，各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发生各反应物之间的次级反应；最后，到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并与表面发生反应，同时伴随有气相分子物的再放出。

等离子体增强化学气相沉积的制备工艺

其工艺设备组成原理图为：

常用的平板电容式辉光放电试验装置示意见下图：

等离子体化学气相沉积技术的发展

尽管有许多优点，但仍存在不足，一是经济成本二是技术成熟度。在技术上，等离子体增强化学气相沉积无论是反应装置还是工艺都有

待改进和完善。例如，常见的直流等离子体由于电极烧蚀会导致连续工作时间不长，而高频等离子体则热转化效刻氏，工作状态不十分稳定，还有高温反应炉的封接以及反应壁的结疤问题，都是未能良好解决的老问题。再如，对于高频等离子体，反应原料的注入方式也是一个十分棘手的难题，轴向方式容易导致等离子体熄弧，而径向方式因受热不均或温度铡氏，使反应无法完全进行，等离子体的高温优点无法体现出来。高熔点块状材料，特别是一些新型材料，在等离子体中的形成微观过程，也有待深入研究。不过随着研究的深入，等离子体增强化学气相沉积技术必将不断发展和成熟。

PECVD设备的主要用途

1.2.1 利用等离子体聚合法可以容易地形成与光的波长同等程度的膜厚。这样厚度的膜与光发生各种作用，具有光学功能性。即：具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用。由于这种性质的存在，低温沉积Si3N4减反射膜，以提高太阳能电池的光电转换效率。

1.2.2 用于集成光电子器件介质SiYNX膜的制备，如半导体集成电路的衬底绝缘膜、多层布线间绝缘膜以及表面纯化膜的生长。

1.2.3 在电子材料当中可制成无针孔的均一膜、网状膜、硬化膜、耐磨膜等。

1.2.4 在半导体工艺中不仅用于成膜，而且用于刻蚀，也是一个较为理想的设备，它可刻0.3μm以下的线条.