?一、什么是PECVD
PECVD是借助微波或射頻等使含有薄膜成分原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。為了使化學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行，利用了等離子體的活性來促進(jìn)反應(yīng)，因而這種CVD稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD）。
二、PECVD技術(shù)的原理
物質(zhì)普遍存在的形態(tài)與一定數(shù)量級的結(jié)合能基本上是一一對應(yīng)的。我們一般會把固態(tài)稱之為物質(zhì)的第一態(tài)，當(dāng)分子中的動能超過其在晶體中的結(jié)合能時，晶體的固有結(jié)構(gòu)就會被破壞，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為液體（物質(zhì)的第二態(tài)）；當(dāng)在第二態(tài)下的分子動能超過范德華力鍵結(jié)合能時，液態(tài)會轉(zhuǎn)化為氣態(tài)（物質(zhì)的第三態(tài)）；其中氣體在特殊條件下受到高能激發(fā)，產(chǎn)生了電離，導(dǎo)致氣體中的部分外層電子脫離了原子核，變成由電子、正離子以及中性粒子組成的一種混合集合體形態(tài)，該形態(tài)我們稱為物質(zhì)的第四態(tài)——等離子體。
PECVD（等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)），是通過外部增加的電場作用于系統(tǒng)內(nèi)所參與反應(yīng)的氣體，使氣體電離進(jìn)而產(chǎn)生輝光放電的效應(yīng)，通過較高能量的等離子體來激活其化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)對應(yīng)薄膜的沉積。具體原理詳見下圖：
上文提到等離子體是電子、正離子和中性粒子組成的一種混合集合體形態(tài)，這些粒子之間會不斷地進(jìn)行碰撞，在碰撞中就會發(fā)生能量的相互交換，由于離子的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，導(dǎo)致這種相互碰撞的能量交換方式進(jìn)行的很緩慢，因此從宏觀上看，離子體的內(nèi)部粒子集合形態(tài)表現(xiàn)為一種熱力學(xué)趨于平衡的狀態(tài)。但是從微觀上來看，離子體的內(nèi)部粒子集合形態(tài)仍然處于被激發(fā)的高能狀態(tài)，內(nèi)部的高能量的電子與處于該場中的氣體分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生的能量足以使分子鍵斷裂，進(jìn)而生成新的物質(zhì)。從整體上看，由于系統(tǒng)內(nèi)部反應(yīng)氣體在反應(yīng)腔體內(nèi)電激活為離子體，此過程會伴隨產(chǎn)生熱量，避免了外部的為反應(yīng)提供較多的熱量，使其在較低溫度甚至常溫下可以在基板上形成薄膜。
上文中提到PECVD反應(yīng)過程中，各種粒子之間一直在產(chǎn)生碰撞，特別是在與高能量的電子的碰撞，高能量的電子會將氣體分子電離，形成大量氣體電離后的離子和很多較高自由能的活性基團(tuán)；這些較高自由能的活性基團(tuán)與周圍其他的活性基團(tuán)、未形成活性基團(tuán)的氣體分子或者其基團(tuán)本身相互間進(jìn)行復(fù)雜的反應(yīng)，向沉積需要的活性基團(tuán)方向發(fā)展；沉積需要的活性基團(tuán)以及還沒有經(jīng)過活化的氣體分子擴(kuò)散到基板的表面，在整個反應(yīng)結(jié)束之后，這些氣體將會被直接排出腔體；在襯底上，由于活化作用而產(chǎn)生的活性化學(xué)基團(tuán)之間會發(fā)生相互作用，反應(yīng)的產(chǎn)物最終會沉積于基板上。
三、PECVD技術(shù)的優(yōu)點
1.反應(yīng)所需溫度較低，偏于不必處于較高的溫度氛圍下，成膜與基片間的應(yīng)力問題得到了相對地改善。
2.PEDCVD工作氣壓相對較低，反應(yīng)物中的自由程較短，能夠更較精確的去控制成膜的厚度提高成膜的均勻性。
3.應(yīng)用范圍廣，可在不同基底上生長晶態(tài)或者非晶態(tài)的薄膜。
四、目前PCVD設(shè)備調(diào)試的基本狀況
根據(jù)生成的不同薄膜選擇合適的反應(yīng)氣體參與反應(yīng)，目前設(shè)備的適用范圍：主要用于沉積SiOX，SiNX，SiONX相關(guān)反應(yīng)式如下：
通過控制氣體的反應(yīng)時間來控制成膜的厚度，不同類型、不同厚度的薄膜在自然光照射下呈現(xiàn)出不同的顏色。部分成膜厚度與顏色的對應(yīng)關(guān)系如下：
PECVD工藝設(shè)備中對應(yīng)的反應(yīng)腔體壓力、射頻功率、反應(yīng)溫度都會影響最終的成膜質(zhì)量，根據(jù)不停形貌、不同類型的薄膜優(yōu)化調(diào)整相關(guān)的參數(shù)，以達(dá)到最終的成膜效果。
END
不積珪步，無以至千里；不積細(xì)流，無以成江海。做好每一份工作，都需要堅持不懈的學(xué)習(xí)。
