一、概述
PECVD系統(tǒng)爐是一種基于等離子體化學氣相沉積技術的薄膜沉積設備,能夠對各種材料進行薄膜沉積,包括金屬、半導體、絕緣體等。PECVD技術在微電子、光電、平板顯示、儲能等領域具有重要的應用價值。
二、工作原理
PECVD系統(tǒng)爐的工作原理是將氣態(tài)前驅體通過電場等離子體化為反應中的激活態(tài)分子或離子,并在特定條件下沉積在襯底上。具體過程如下:
反應室抽真空:首先將反應室抽真空至高真空狀態(tài)。
等離子體產(chǎn)生:在等離子體源產(chǎn)生高能電子通過電磁場加熱氣體形成等離子體。
化學反應:對氣態(tài)前驅體進行等離子體化學反應,產(chǎn)生反應產(chǎn)物。
薄膜沉積:反應產(chǎn)物在襯底上沉積為薄膜。
在PECVD系統(tǒng)中,通過控制前驅體的壓力、流量、疊加比例等參數(shù),可以控制反應過程中的離子濃度、溫度、速度等參數(shù),從而得到所需要的薄膜。
三、設備結構
PECVD系統(tǒng)爐主要由等離子體源、反應室、氣體進料裝置、真空泵等組成。以下是各部分的具體介紹:
1、等離子體源:
射頻等離子體源:采用射頻電場產(chǎn)生等離子體,頻率通常在50kHz到13.56MHz之間。射頻電場可以采用電感耦合和電容耦合兩種方式。
微波等離子體源:利用微波和磁場中的回旋共振效應形成高活性和高密度的等離子體。
2、反應室:
反應室通常采用流線型外觀,采用SUS304不銹鋼材質,內部有優(yōu)質高純氧化鋁多晶纖維固化爐膛,保溫性能好。
爐子底部裝有一對滑軌,移動平穩(wěn),可以手動從一端滑向另一端,實現(xiàn)快速的加熱和冷卻。爐蓋可開啟,可以實時觀察加熱的物料。
3、氣體進料裝置:
采用高純石英管,高溫下化學穩(wěn)定性強,耐腐蝕,熱膨脹系數(shù)極小。
氣體通過質量流量計進行流量控制,數(shù)字顯示、氣體流量自動控制。內置不銹鋼混氣箱,每路氣體管路均配有逆止閥,可通過控制面板上的旋鈕來調節(jié)氣體流量。
4、真空泵:
用于將反應室抽真空至高真空狀態(tài),確保反應過程中沒有雜質干擾。
四、優(yōu)點
PECVD系統(tǒng)爐具有多項優(yōu)點,如沉積速度高、沉積質量好、材料可控性高等,能夠滿足復雜材料沉積的要求。
具體體現(xiàn)在:
1、沉積速度快:采用射頻輝光技術,大大提高了薄膜的沉積速率。
2、沉積質量好:薄膜均勻性指數(shù)高,孔洞少,不易龜裂。
3、材料可控性高:通過控制工藝參數(shù),可以精確控制薄膜的成分和結構。