对OLED很重要 PECVD工艺流程及设备科普

化学气相沉积，又称CVD（Chemical Vapor Deposition）。这是一种以Gas为原材料，在空间进行气相化学反应，在基板表面进行固态薄膜沉积的工艺技术。

CVD激发类型

1、PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，高射频电压使Gas分解为Plasma，Plasma沉积形成膜层。

2、光CVD：Gas通过光进行分解之后进行沉积。

3、热CVD：Gas通过高温加热进行分解。

CVD在整个工艺过程中的位置

PECVD

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)。

优点

1、均匀性和重复性好，可大面积成膜；

2、可在较低温度下成膜；

3、台阶覆盖优良；

4、薄膜成分和厚度易于控制；

5、适用范围广，设备简单，易于产业化

注意事项

1、要求有较高的本底真空；

2、防止交叉污染；

3、原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易燃

4、性和毒性，应采取必要的防护措施。

PECVD 参数

1、RF Power :提供能量

2、真空度(与压力相关)

3、 气体的种类和混合比

4、温度

5、Plasma的密度(通过Spacing来调节)

PECVD 所做各层膜概要

成膜机理

SiNX绝缘膜：通过SiH4与NH3混合气体作为反应气体, 辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。

a-Si:H有源层膜：SiH4气体在反应室中通过辉光放电，经过一 系列初级、次级反应，生成包括离子、子活性团等较复杂的反应产物，最终生成a-Si:H薄膜沉积在衬底上，其中直接参与薄膜 生长的主要是一些中性产物SiHn（n为0～3）。

性能要求

a-Si:H

低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻率高

a-SiNx:H

i.作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率 高，固定电荷少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀

ii.作为钝化层，密度较高，针孔少

n+ a-Si

具有较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。

PECVD设备

Loadlock Chamber

真空状态的设备内部与外面的大气压间进行转换的Chamber,通过Cassette向Loadlock Ch传送时,首先使用N2气使其由真空转变为大气压,传送结束后,使用Dry泵使其由大气压转变为真空。

而且对沉积完成的热的Glass进行冷却,为减少P/T(Particle)的产生,在进行抽真空/Vent时使用Slow方式。

基础真空:500mTorr以下

两个Loadlock Chamber公用一个Pump

Loadlock Door是由两个气缸构成,完成两个方向的运动

升降台:由导轨和丝杠构成,通过直流步进电机进行驱动

ACLS

ACLS(Automatic Cassette Load Station)是主要放置Cassette的地方。

4个Cassette Stage:A,B,C,D(向外从左向右)

层流净化罩(Laminar Flow Hood):Class 10

最大能力:24(目前20 Slot/Cassette)

Light Curtain(红外线):防止设备自动进行时有人接近Stage

设备状态指示器：

绿色:表示设备处于执行状态

白色:表示设备处于闲置状态

蓝色:表示设备处于等待状态

黄色:表示设备处于暂停或停止状态

红色:表示设备由于Alarm处于暂停或停止状态

Atm 机器手: ATM 机器手共有4个方向,即T,X,R,Z轴,其中X轴是通过T,R轴组合来完成的。

Heat Chamber

在Heat Ch.中对Glass进行Preheating处理后传送到Process Chamber。

基础真空：500mTorr以下

温度控制：最大可加热到400℃

由13个Shelf构成,并通过各Shelf对温度进行控制,Shelf电阻

14Ohms(12~16),Shelf内部为铜,在外表面镀Ni

Body为不锈钢

Process Chamber

Process Chamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过程的所有工序。

RPSC系统

在成膜过程中,不仅会沉积到Glass上而且会沉积到Chamber的内壁,因此需对Chamber进行定期的Dry 清洗,否则会对沉积进行污染。

PECVD P/Chamber内部清洗使用Dry Cleaning方式,把从外面形成的F- 通入Chamber内并通过F 与Chamber内的Film物质反应使其由固体变成气体。

PROCESS CHAMBER内备件

Diffuser

Diffuser 使工艺气体和 RF 能量均匀地扩散进入process chamber。微粒 , 和电弧击穿都指示出diffuser需要被更换。

Diffuser在玻璃表面上方均匀的散播工序气体.Diffuser由铝构成。

上升到process chamber盖的diffuser用陶瓷固定架和RF绝缘体来隔离它和process chamber盖。(floating diffuser)

Process Chamber要在必须的真空和温度环境下打开Slit阀门。

真空机械手end-effector把在Lift Pins上的玻璃放进process chamber以及缩回后放进transfer chamberslit阀关闭及密封。

susceptor举起玻璃偏离lift pins而放之于diffuser下方工艺气体和射频能量打开，产生等离子体通过diffuser到达process chamber。

Susceptors 会频繁替换。他们能持续多久是看每个系统的程序和清洗需求。 电弧击穿, 变色的斑点, 错误的操作。 温度也能部分反映出susceptor是否需要被更换。

陶瓷检查

所有程序中的陶瓷装置腔体和盖的裂纹，扭曲，缺口或其他变形。

Lift pins 和pin plate是分开的部分，当玻璃降低至susceptor上时，pin plate完全缩回 ，lift pins凹陷在susceptor 表面内。由于lift pins的“golf-tee”形状，它不会通过susceptor掉落。

PROCESS CHAMBER的湿洗

清洗程序移除了在process chamber内substrate processing 过程中产生的颗粒和副产品。

有规律的湿洗所有内表面和暴露在工序里的部件。任何特定腔体需要的清洗频率都和substrates的数量相称。

在清洗chamber和它的部件的时候要小心，因为典型的process reactants能产生有毒的副产品，在清洗程序中要保持按照安全说明作业。