PECVD(等離子體 Enhanced Chemical Vapor Deposition)是指等離子體增強化學氣相沉積法,是利用氣體放電產生的等離子體作用使參與反應的低分子氣態化合物電離、離解或激發,通過氣相與界面化學反應后在襯底上沉積薄膜的制備方法。
PECVD通常在非平衡態等離子體中進行,主要作用機理是利用非平衡態等離子體中高的電子溫度、低的重粒子溫度和離子溫度,以及高的粒子化學活性,通過等離子體中高能電子激發反應氣體,增強反應物質的化學活性以促進化學反應。PECVD不僅可以實現在較低氣體溫度下的化學反應,還可以實現常規化學無法進行的反應,適合于沉積功能薄膜和化合物薄膜。
PECVD過程受到工作氣體的流速、氣壓、放電功率、放電模式、襯底位置、溫度、電極偏壓等諸多因素的影響,擁有沉積溫度低、對基體的結構和物理性質影響小、膜的厚度及成分均勻性好、膜層的附著力強等優點。PECVD技術已經廣泛應用于材料工程領域,特別是在電子材料、光學材料、能源材料、機械材料等各種無機化合物材料,以及有機高分子材料等制備中顯示出了其獨特的優勢和應用潛力。另外,太陽能電池片的鍍膜就是采用化學氣相沉積法來實現的,這也是制作太陽能電池片的一個重要環節。
詳細信息
綜述
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,而等離子體化學活性很強,很容易發生反應,在基片上沉積出所期望的薄膜。為了使化學反應能在較低的溫度下進行,利用了等離子體的活性來促進反應,因而這種CVD稱為等離子體增強化學氣相沉積(PECVD).
實驗機理:是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體,在局部形成等離子體,而等離子體化學活性很強,很容易發生反應,在基片上沉積出所期望的薄膜。
優點
基本溫度低;沉積速率快;成膜質量好,針孔較少,不易龜裂。
缺點
1.設備投資大、成本高,對氣體的純度要求高;
2.涂層過程中產生的劇烈噪音、強光輻射、有害氣體、金屬蒸汽粉塵等對人體有害;
3.對小孔孔徑內表面難以涂層等;
4.沉積之后產生的尾氣不易處理。
例子:在PECVD工藝中由于等離子體中高速運動的電子撞擊到中性的反應氣體分子,就會使中性反應氣體分子變成碎片或處于激活的狀態容易發生反應。襯底溫度通常保持在350℃左右就可以得到良好的SiOx或SiNx薄膜,可以作為集成電路最后的鈍化保護層,提高集成電路的可靠性。
幾種裝置
圖(a)是一種最簡單的電感耦合產生等離子體的PECVD裝置,可以在實驗室中使用。
圖(b)它是一種平行板結構裝置。襯底放在具有溫控裝置的下面平板上,壓強通常保持在133Pa左右,射頻電壓加在上下平行板之間,于是在上下平板間就會出現電容耦合式的氣體放電,并產生等離子體。
圖(c)是一種擴散爐內放置若干平行板、由電容式放電產生等離子體的PECVD裝置。它的設計主要為了配合工廠生產的需要,增加爐產量。
參考資料 >
等離子體增強化學氣相沉積.中國大百科全書.2024-03-21
追逐陽光,造福祖國!他讓太陽電池成為中國制造的優秀樣本.科普中國網.2024-03-21
PECVD.sciencedirect.2024-03-21
太陽能電池硅片的等離子增強化學氣相沉積法的制作方法.X技術.2024-03-21