沉积设备

​化学气相沉积设备

概述

化学气相沉积(CVD)是一种化工技术,该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。化学气相沉积工艺装置主要由反应室、供气系统和加热系统组成。反应室是CVD中最基本的部分,常采用石英管制成,其壁可分为热态和冷态。

任何一种CVD系统都需要满足以下四个最基本的需求:传输和控制先驱体气体、载气和稀释气体进入反应室;提供激发化学反应的能量源;排除和安全处理反应室的副产物废气;精确控制反应参数,温度、压力和气体流量。

工作原理

工艺原理如下:

①反应剂被输送至反应室,以平流形式向出口流动;

②反应剂从主气流区以扩散方式通过边界层到达硅片表面;

③反应剂被吸附到硅表面;

④吸附原子(分子)在衬底发生化学反应,生成固态物质和气体副产物,固态物淀积;

⑤气态副产物和未反应的反应剂离开衬底,进入主气流区被排出系统。 具体工艺流程如下:

应用

设备适用于300mm/200mm半导体生产线,面向0.35um-28nm集成电路制造、MEMS、功率器件领域的多晶硅薄膜淀积、 非晶硅薄膜淀积、氮化硅薄膜淀积、二氧化硅薄膜淀积。

分类

化学气相沉积设备根据CVD反应器的特性,其装置分为开口体系和密闭体系两大类。

1、封管法

这种反应方式是将一定量的反应物质和集体放置于反应器的两边,将反应器中抽成真空, 再向其中注入部分输运气体,然后再次密封, 再控制反应器两端的温度使其有一定差别,它的优点是:①能有效够避免外部污染;②无须持续抽气就能使是内部保持真空。它的缺点是:①材料产生速度慢;②管中的压力不容易掌握。

2、开管法

这种制备方法的特点是反应气体混合物能够随时补充。废气也可以及时排出反应装置。以加热方法为区分,开管气流法应分为热壁和冷壁两种。前者的加热会让整个沉积室壁都会因此变热,所以管壁上同样会发生沉积。 后者只有机体自身会被加热,也就没有上述缺点。 冷壁式加热一般会使用感应加热、通电加热以及红外加热等等。

维护保养

CVD设备系统的清理和维护 :

CVD设备系统需要定期进行清理和维护以保证沉积参数的准确控制和沉积设备的安全耐用。长时间使用后,气体中的微尘等杂质或易与空气反应的气体会对污染气体流量计,在浮球、滤网及管壁等处形成附着物,影响流量计的测控精度。因此,两种流量计都需要定期进行清理和校准。化学阱的诱捕材料和粒子阱的油和过滤器长时间使用后其诱捕功能下降或丧失,需要定期进行清理和更换。真空泵油需定期更换,以避免因有害气体对真空泵油的污染和损害对真空泵造成损伤。此外,热电偶和压力表等仪器也许定期进行校对以保证沉积参数的控制精确度。

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