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PECVD专用管式炉:真空系统+三路混气系统

文章出处:洛阳西格马高温电炉 人气:197 发表时间:2021-04-08

pecvd设备厂家哪个好?洛阳西格马高温电炉可生产实验用pecvd设备、cvd设备.

PECVD专用管式炉配有Plasma实现等离子增强,滑轨式设计在操作时可将实验需要的恒定高温直接推到样品处,使样品能得到一个快速的升温速度,同样也可将高温的管式炉直接推离样品处,使样品直接暴露在室温环境下,得到快速的降温速率。并可选配气氛微调装置,可准确的控制反应腔体内部的气体压力,带刻度的调节阀对于做低压CVD非常简单实用,工艺重复性好,对于石墨烯生长工艺非常合适,也同样适用于要求快速升降温的CVD实验。

PECVD专用管式炉主要功能特点:

1、利用辉光放电产生等离子体电子激活气相;

2、提高了气相反应的沉积速率、成膜质量;

3、可通过调整射频电源频率来控制沉积速率;

4、能广泛用于:石墨烯、SiOx、SiNx、CNx、TiCxNy等薄膜的生长。

PECVD专用管式炉主要参数:

电炉名称 SGM 1400度开启式管式炉
石英管尺寸 L1400mm(60、80、100)
加热元件 掺钼铁铬铝合金电阻丝
测温元件 K型热电偶
加热区长度 410mm
恒温区长度 200m
工作温度 1100
控温模式 模糊PID控制和自整定调节,智能化30段可编程控制,具
有超温和断偶报警功能
控温精度 ±1℃
升温速率  20/min
电功率 AC220V/50HZ/3KW

PECVD系统三路质子供气系统:

设备名称 三路质子供气系统
外形尺寸 600x600x600n
标准量程 50sccm(CH4). 200sccm (H2). 500sccm (Ar、N2) ﹔
压力表测量范
-0.1Mpa~0.15pa
报限压力 3Pa
针阀 316不锈钢
截止阀 6mn 316不锈钢针阀
电功率 AC220V/50HZ/20V
响应时间 气特性:1~4 Sec,电特性:10 Sec
准确度 ±1.5%
线性 ±0.5~1.5%

PECVD真空系统:

设备名称 真空系统
外型尺寸 600×600×600mm
工作电电压 220v110%50~60Hz
功率 400W
抽气速率 4Lls
极限真空 4x10-2Pa
实验真空度 1.0x10-1Pa
容油量 1.1L
进气口口径 KF25
排气口口径 F25
转速 1450rpm

PECVD射频电源:

设备电源 PECVD射频电源
信号频率 13.56MHz±0.005%
功率输出范围 3F-300W-500W可选
反射功率 200v
射频输出接口 50 2,Htype,fenale
功率稳定度 ±0.1%
谐波分量 ≤-50dbc
供电电压 单相交流(187V-253V)频率50/60HE
整机效率 >=70%

pecvd是什么意思?什么是pecvd?

pecvd即等离子体增强化学的气相沉积法。薄膜制备工艺在超大规模集成电路技术中有着非常广泛的应用,按照其成膜方法可分为两大类:物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。等离子增强型化学气相淀积(PECVD)是化学气相淀积的一种,其淀积温度低是它最突出的优点。PECVD淀积的薄膜具有优良的电学性能、良好的衬底附着性以及极佳的台阶覆盖性,正由于这些优点使其在超大规模集成电路、光电器件、MEMS等领域具有广泛的应用。

PECVD的种类

射频增强等离子体化学气相淀积(RF-PECVD)

等离子体化学气相淀积是在低压化学气相淀积的同时,利用辉光放电等离子对过程施加影响,在衬底上制备出多晶薄膜。这种方法是日本科尼卡公司在1994年提出的,其等离子体的产生方法多采用射频法,故称为RF-PECVD。其射频电场采用两种不同的耦合方式,即电感耦合和电容耦合[1]。

 

高频等离子体化学气相淀积(VHF-PECVD)

采用RF-PECVD技术制备薄膜时,为了实现低温淀积,必须使用稀释的硅烷作为反应气体,因此淀积速度有限。VHF-PECVD技术由于VHF激发的等离子体比常规的射频产生的等离子体电子温度更低、密度更大,因而能够大幅度提高薄膜的淀积速率,在实际应用中获得了更广泛的应用。

 

PECVD设备的基本结构

PECVD设备主要由真空和压力控制系统、淀积系统、气体及流量控制、系统安全保护系统、计算机控制等部分组成。

真空和压力控制系统

真空和压力控制系统包括机械泵、分子泵、粗抽阀、前级阀、闸板阀、真空计等。为了减少氮气、氧气以及水蒸气对淀积工艺的影响,真空系统一般采用干泵和分子泵进行抽气,干泵用于抽低真空,与常用的机械油泵相比,可以避免油泵中的油气进入真空室污染基片。在干泵抽到一定压力以下后,打开闸板阀,用分子泵抽高真空。分子泵的特点是抽本体真空能力强,尤其是除水蒸汽的能力非常强。

淀积系统

淀积系统由射频电源、水冷系统、基片加热装置等组成。它是PECVD的核心部分。射频电源的作用是使反应气体离子化。水冷系统主要为PECVD系统的机械泵、罗茨泵、干泵、分子泵等提供冷却,当水温超过泵体要求的温度时,它会发出报警信号。冷却水的管路采用塑料管等绝缘材料,不可用金属管。基片加热装置的作用使样品升温到工艺要求温度,除掉样品上的水蒸气等杂质,以提高薄膜与样品的附着力。

气体及流量控制系统

PECVD系统的气源几乎都是由气体钢瓶供气,这些钢瓶被放置在有许多安全保护装置的气柜中,通过气柜上的控制面板、管道输送到PECVD的工艺腔体中。

在淀积时,反应气体的多少会影响淀积的速率及其均匀性等,因此需要严格控制气体流量,通常采用质量流量计来实现精确控制。

 

常见问题及处理措施

无法起辉

(1)射频电源故障,检查射频源电源功率输出是否正常。

(2)反应气体进气量小,检查气体流量计是否正常,若正常,则加大进气量进行试验。

(3)腔体极板清洁度不够,用万用表测量腔体上下极板的对地电阻,正常值应在数十兆欧以上,若异常,则清洁腔体极板。

(4)射频匹配电路故障,检查射频源反射功率是否在正常值范围内,若异常,则检查匹配电路中的电容和电感是否损坏。

(5)真空度太差,检查腔体真空度是否正常。

 

辉光不稳

(1)电源电流不稳,测量电源供电是否稳定。

(2)真空室压力不稳定,检查腔体真空系统漏率是否正常,检查腔体进气量是否正常。

(3)电缆故障,检查电缆接触是否良好。

 

成膜质量差

(1)样片表面清洁度差,检查样品表面是否清洁。

(2)工艺腔体清洁度差,清洗工艺腔体。

(3)样品温度异常,检查温控系统是否正常,校准测温热电偶。

(4)膜淀积过程中压力异常,检查腔体真空系统漏率。

(5)射频功率设置不合理,检查射频电源,调整设置功率。

 

淀积速率低

(1)射频输入功率不合适,调整射频功率。

(2)样品温度异常,检查冷却水流量及温度是否正常。

(3)真空腔体压力低,调整工艺气体流量。

 

反应腔体压力不稳定

(1)检查设备真空系统的波纹管是否有裂纹。

(2)检查气体流量计是否正常。

(3)手动检查蝶阀开关是否正常。

(4)真空泵异常,用真空计测量真空泵的抽速是否正常。

 

影响工艺的因素

影响PECVD工艺质量的因素主要有以下几个方面:

 

极板间距和反应室尺寸

PECVD腔体极板间距的选择要考虑两个因素:

(1)起辉电压:间距的选择应使起辉电压尽量低,以降低等离子电位,减少对衬底的损伤。

(2)极板间距和腔体气压:极板间距较大时,对衬底的损伤较小,但间距不宜过大,否则会加重电场的边缘效应,影响淀积的均匀性。反应腔体的尺寸可以增加生产率,但是也会对厚度的均匀性产生影响。

 

射频电源的工作频率

射频PECVD通常采用50kHz~13.56MHz频段射频电源,频率高,等离子体中离子的轰击作用强,淀积的薄膜更加致密,但对衬底的损伤也比较大。高频淀积的薄膜,其均匀性明显好于低频,这时因为当射频电源频率较低时,靠近极板边缘的电场较弱,其淀积速度会低于极板中心区域,而频率高时则边缘和中心区域的差别会变小。

 

射频功率

射频的功率越大离子的轰击能量就越大,有利于淀积膜质量的改善。因为功率的增加会增强气体中自由基的浓度,使淀积速率随功率直线上升,当功率增加到一定程度,反应气体完全电离,自由基达到饱和,淀积速率则趋于稳定。

 

气压

形成等离子体时,气体压力过大,单位内的反应气体增加,因此速率增大,但同时气压过高,平均自由程减少,不利于淀积膜对台阶的覆盖。气压太低会影响薄膜的淀积机理,导致薄膜的致密度下降,容易形成针状态缺陷;气压过高时,等离子体的聚合反应明显增强,导致生长网络规则度下降,缺陷也会增加。

 

衬底温度

衬底温度对薄膜质量的影响主要在于局域态密度、电子迁移率以及膜的光学性能,衬底温度的提高有利于薄膜表面悬挂键的补偿,使薄膜的缺陷密度下降。

衬底温度对淀积速率的影响小,但对薄膜的质量影响很大。温度越高,淀积膜的致密性越大,高温增强了表面反应,改善了膜的成分。

此文关键词: PECVD专用管式炉:真空系统+三路混气系统

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