玻璃加工 等离子体增强化学气相沉积工艺

等离子体增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical deposition, PECVD)是一种在低压化学气相沉积过程进行的同时，利用等离子体对沉积过程施加影响的技术，可以沉积Si〇₂、Si₃N₄、非晶Si: H、多晶Si、 SiC、GaAs、GaSb、Ti-Si等介电和半导体膜。等离子体在化学气相沉积过程中的作用有以下几点：

①等离子体中含有大量高能量的电子（平均能量1〜20eV)，它们可以提供化学气相沉积过程所需 要的激活能②电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生 成活性很高的各种化学基团，这两点能够显著降低CVD薄膜沉积的温度范围，使得原来需要在高 温下才能进行的CVD过程得以在低温实现；③加速反应物的表面迁移率，提高成膜速度；④对衬 底及膜层的溅射清洗，强化薄膜附着力；⑤等离子体中诸离子的碰撞、散射作用，会使膜厚均匀。 等离子体CVD又可分以下几类。

(1) 直流辉光放电等离子体CVD在真空室内两个平板电很间加一直流高压，在一定气压 下，调节镇流电阻，真空室内的气体电离放电，产生辉光。如果在负很板上放置一个衬底，就可 以在衬底上成膜。

(2) 高频感应电加热等离子体CVD (RFCVD) 将高频电通过波导管导入缠绕在反应腔外 侧的感应线圈中，产生高频放电，形成高频等离子体。等离子体中高温高能量电子与反应气体碰 撞产生活化离子，它们之间相互反应在基板上形成所需的产物。该装置的特点是能对腔体和基板 同时加热，可实现中低温沉积，与平行电容耦合放电PECVD及热CVD相比，由于无电极放电，故减少了电极物质造成的污染。

(3) 微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR microwave plasma CVD reactorECRCVD)这是一种用微波放电产生等离子体进行化学气相沉积的先进方法，于20世纪80年 代初期发展起来，该方法可以更有效地利用等离子体，改善沉积膜的质量，谋求沉积工艺的低温 化，其新颖独特的优点，引起人们的很大关注。基本原理是将用磁控管产生的微波用波导送入等离子体生成室，等离子体生成室电子在微波场作 用下产生螺旋运动，被螺旋加速的电子频率和微 波频率一致时，产生电子回旋共振（election cyclotron resonance, ECR)和共振吸收现象。吸收微波被加速的电子进一步和中性分子相碰撞，使 分子离子化，在低温、低气压（1.33X10—³〜 0. 133Pa)下，产生高产率的、稳定的、高密度 的等离子体。而且离化率高，电子能量分散性 小，通过调节磁场位形，可以控制离子平均能量 和分布，实现低温高速沉积各种薄膜。

ECRCVD的优点是：①反应气压低，一般低 于10^-1Pa;②反应温度低，在50〜200°C范围；③离子能量低，仅10〜20eV;④衬底上的离子 密度高，大于10¹¹cm³_;⑤气体离解度高、激活物质和基团浓度高，使薄膜生长速率有很大提 高；⑥等离子体发生区和样品室分幵，使轰击样品表面的荷电粒子的能量与流量可以独立控制；⑦通过改变磁场及其结构，可以控制轰击衬底表面的离子能量；⑧离子能量分散度低。

ECRCVD的缺点是：造价较高，生长速率相对较小，在窗口上的沉积会影响设备的工作和 窗口的寿命，真空室壁上会有沉积污染。