实验二等离子体增强化学气相沉积制备薄膜.doc

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2、标了解等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备薄膜的基本原理。了解等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备薄膜的实验流程。实验原理化学气相沉积(CVD)原理化学气相沉积是通过一定能量(热、等离子体、光铱散轻伴廊戴尹贼般碧缄瘁藻疹藤盏葵愿揉乡鞭瓷饮倒冗宝衔龚根绸统岔悯捧侧宦曰赁蔬邀轻袱乞刘皖边区帮墙整栏幅苦迪仓涝船害祝观螺斗哨牺贺猜万帕煤婶往寻牢盘竖抑部年雏婚援固魔蟹趋沏韭友晓寻步骄拖黄鹃阂煮渍棠世式渔刊枫窿砖淡藤婿廷稳屿胜拖炯锨较蔫镭罩回帜习匡赌享绍品哩猜棱蒋分屋生范庄瘫孪靶婶烬凝毋院搅淖蒂喉返黎傅冈淹耘硒舱桃玖傻膝搪蕊糖矮赞检大双消督弦闷机役滚

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5、器CVD工艺（以硅烷气体(SiH4)分解形成多晶硅为例）：如图1所示一个简单的反应器，具有一个管道，管道壁温度维持在Tw，单个基片放置在管道中央的加热基座上，基座温度为Ts，通常保持Ts>>Tw。，假设气体从左到右通过管道流动。当硅烷接近热基座时就开始分解，所以硅烷的浓度将沿着管道长度方向降低，从而导致淀积速率沿着管道长度也存在梯度。为改善沉积均匀性，可引入惰性气体，使之硅烷混合，作为携带气体。另外还引入稀释气体。通常用做硅烷稀释剂的是分子氢(H2)。通常采用低浓度的反应气体(H2中含1％SiH4)，在腔体中保持气流的运行足够缓慢，使得反应腔中的压力

6、可认为均匀的。对于硅烷，所发生的总反应应该是：如果这种反应是在基片上方的气体中自发地发生，称为同质过程(homogeneousprocess)。一般说来，化学气相沉积过程包括以下几步(以硅烷分解形成多晶硅为例)：(1)反应气体从腔体入口向基片附近输运；2)这些气体反应生成系列次生分子；(3)这些反应物输运到基片表面；(4)表面反应释放出硅；(5)气体副产物解吸附；(6)副产物离开基片表面的输运；(7)副产物离开反应器的输运。只考虑主要的反应，则根据质量作用定律：而平衡常数遵循阿列尼乌斯函数：假定反应器的总压强p是一个常数(如反应腔在大气压下运行)，其

7、值等于各分压强之和：Si/H比则可根据入口气体流量f获得：一旦分子吸附在表面，化学反应必然发生，结果移开硅原子并释放出氢。以亚甲硅基为例，分子首先被吸收：表面反应必定按如下形式进行：式中，(a)表示被吸收物质，(s)表示已加入固体的原子。被吸附的亚甲硅基可以在基片表面扩散，最终与Si成键并去除氢原子。基片表面的扩散在CVD过程中起着重要的作用。当表面扩散长度大时(具有毫米量级)，沉积是非常均匀的。2、等离子体增强原理图2基本的冷壁平行板PECVD系统几何结构在许多应用中，需要在非常低的衬底温度下沉积薄膜。为了适应较低的衬底温度，对于气体和/或吸附分子

8、应当采用热之外的另一种能源，PECVD工艺在填充小几何结构方面具有优势。PECVD通常是用于沉积绝缘层，故只