第7章 CVD工序

2高频发生器： 工艺腔室的高频发生器，提供高频放电 。 ○

3真空泵：保证工艺腔室具有制程所需要的真空度。 ○

4热交换器：冷却每个工艺腔室上面的匹配箱。（冷却液体为DI water） ○

7.3.1.4 尾气处理系统

7.3.1.4.1尾气处理系统简要介绍：

在制程过程中将不同类型的气体如有毒的、易燃的、可燃的和腐蚀性的气体处理为安全的气体，防止对人身造成伤害，同时进一步完全地处理可能造成空气污染和全球温室效应的物质。

特别地，对PECVD工艺来说，Heat-wet方式的尾气处理装置可以用来处理气体如硅烷、磷烷、氨气、三氟化氮、氢气等。易燃气体在加热室内处理，同时副产品和水溶性气体在湿式室内处理。

7.3.1.4.2 Heat-wet设备结构简要介绍：

Gas Outlet

Gas Inlet Water Dry system Heat chamber Wet Column Quench Waste water drain tank 各部分作用简单介绍： Heat chamber：反应腔室，并且要求防腐蚀。 Quench: 冷却反应后的气体。

Wet Column: 用水处理可溶性的废气。

Dry system：减少废气的相对湿度，防止后段管路腐蚀和水凝结。 Waste water drain tank: 废水储存槽。

7.4 CVD 工序的主要工艺参数和工艺质量评价

PECVD淀积薄膜的组分和结构往往取决于PECVD工艺的淀积条件，其中主要是衬底温度、气体流量和反应室气压、射频功率和频率、时间、板极间距等工艺参数。

7.4.1 CVD工序主要的工艺参数

7.4.1.1．衬底温度

PECVD淀积工艺中衬底温度对薄膜质量的影响主要在于局域态密度，电子迁移率以及薄膜的光学性质。

衬底温度的提高有助于薄膜淀积速率的加快，从而使薄膜表面悬挂键得到补偿，导致缺陷态密度下降，因此衬底温度的升高，有利于减少a－Si：H薄膜的局域态密度[1]。

但是，高的衬底温度并不意味着可以获得高质量的薄膜，高质量的薄膜还必须具备良好的光电性能。当衬底温度比较大时，尽管有利于电子漂移迁移率的增大，但是由于衬底温度的增大也会引起Si-H键的脱氢作用和H2的溢出，导致悬挂键密度的增加，影响光电流延迟及减小。

7.4.1.2 SiH4的气流量和反应室的压强

SiH4流量在PECVD制备a-Si:H过程中也是一个重要的工艺参数，它对淀积速率有着影响。SiH4流量在很大程度上决定了SiH4分子在等离子体中滞流的平均时间t，t的大小不仅对SiH4分子分解并结合到生长薄膜中去的几率起决定作用，而且还决定了等离子体中SiH4的耗尽情况，在其它淀积条件不变的情况下，t越长，SiH4的耗尽越充分，活性基团组态比例就越大，实验证明：SiH4流量增加，淀积速率将会增加，但如果SiH4流量过大时，会导致粉末产生[2]。

反应室气压不能太低也不能太高，如果气压过低，可能会影响薄膜的淀积机理，造成许多针状形态的缺陷，但气压过高时，等离子体的聚合反应明显增强，给薄膜造成不利影响，对淀积速率也有影响。

7.4.1.3 射频功率和频率

射频功率提高时，可以提高a－Si：H膜的淀积速率，但射频过大时，会导致淀积速率下降，因为射频过大，等离子体对衬底表面的轰击作用会使a-Si：H膜的生长速率下降，甚至会生成Si粉，使性能变坏。其二，射频功率提高．正离子动能将会增大，增加薄膜的损伤程度，从而使缺陷密度加大。另外射频功率的提高对薄膜折射率也存在影响。

射频频率主要影响a－Si：H薄膜的力学特性。实验证明[3]，轰击在生长表面的离子总量为放电频率的函数，a－Si：H薄膜内应力的产生主要是由离子轰击所至，因此，PECVD放电频率的高低对存储在a－Si：H薄膜的内应力有很大影响。 我们在PECVD制备a－Si：H薄膜时选用放电频率为13.56 MHz，此时的a－Si：H薄膜内应力相应较小。内应力的增大会引入晶格缺陷，并且薄膜的机械完整性与应力大小密切相关，因此具备相对小的内应力也是获得高质量薄膜的必须条件之一。

7.4.1.4 时间

在其它条件确定之后，PECVD淀积的薄膜厚度主要就由淀积时间来控制，由于薄膜的厚度对其质量以及TFT的性能存在着不可忽视的影响，所以在PECVD淀积工艺过程中，对于淀积时间的精确控制也是十分必要的。

7.4.1.5 板极间距

板极间距对淀积成膜有着非常重要的影响，间距不能太大也不能太小。如果间距太大，大大影响淀积速度，并造成particle问题，严重影响成膜质量。如果间距太小，从Show head出来的强气流直接喷到玻璃基板上，这样会造成以下可能后果：一是强气流直接冲击玻璃板面，离子可能来不及淀积就被强气流带走，这样就降低了成膜速率。二是因为间距太小，这样使得离子反应速度过快，即使离子没有被强气流带走而淀积到玻璃基板上，那么成膜的质量也是很差的，因为间距太小可能引起气相中的聚合反应（SiH4），从而引起颗粒的产生、成品率下降、组件可靠性降低等。三是板极过近会造成镀膜过程中arcing，击穿substrate及susceptor表面阳极膜，造成设备损伤。所以要合理的控制板极的间距对成膜质量是非常重要的。

7.4.2 工艺质量评价参数

7.4.2.1 膜厚

膜层的厚度对于器件也有着十分显着的影响[4]，经研究表明[5]，适当减薄有源层厚度，将有利于关态电流的减小，提高通断电流比。但减薄超过一定的限度后通态电流也会随着显著减小，对器件造成很坏的影响，因此有源层的减薄是有一定限度的；a－Si：H薄膜厚度的减薄，还会影响TFT的平带电压，从而影响TFT的阈值电压。 附：膜厚检测设备 主要设备有：

（1）椭圆偏振光谱仪(SE)：其中还包括了应力测试仪(stress)和傅立叶红外光谱仪(FTIR)两个附加设备. （2）分光反射仪((SR) 目的:

无论是SE还是SR,都是利用一定的光学原理来非接触性地测量薄膜的厚度、组分及其它性能的。他们的应用范围包括了：PECVD、ITO、光刻胶、有机膜等，可测试它们的膜厚、光学常数（如折射率n、吸收系数k、反射比、透射率，及光学带宽）等。在SE中，我们又附加了应力测试仪和FTIR这两个设备，从而增加了设备的功能性，通过应力测试仪，我们可以测试基片的应力。通过使用FTIR，我们可以测试a-Si:H的氢含量、Si-H/N-H的比，以及ITO的电阻值。其中，SE主要用于多层测试，SR主要用于单层测试。 （1）椭偏仪光学结构图：