等离子体增强化学气相沉积（PECVD）是半导体制造中的一项关键工艺，尤其适用于在硅晶片上沉积薄膜。该工艺依靠电离成等离子体的特定气体来促进化学反应，从而沉积所需的材料。PECVD 使用的主要气体包括硅烷 (SiH4)、氨 (NH3)、氮 (N2)、氧化亚氮 (N2O)、氦 (He)、六氟化硫 (SF6) 和正硅酸四乙酯 (TEOS)。选择这些气体的依据是它们的反应性和沉积薄膜的类型，如抗反射涂层或介电层。此外，一些腔室可能会使用氩气 (Ar)、三氟化氮 (NF3) 和掺杂气体，如磷化氢 (PH4) 和二硼烷 (B2H)，但后者尚未在工艺中广泛使用。
要点说明：
-
PECVD 中的主要气体:
- 硅烷（SiH4）:PECVD 中用于沉积氮化硅 (SiN) 或二氧化硅 (SiO2) 等硅基薄膜的主要前驱气体。它具有高活性，是许多沉积工艺的基础气体。
- 氨（NH3）:通常与硅烷一起用于沉积氮化硅薄膜。氨气可提供形成氮化硅层所需的氮气，而氮化硅层是太阳能电池抗反射涂层所必需的。
- 氮气（N2）:用作载气或稀释剂，以控制反应速率和稳定等离子体。它还可参与形成含氮薄膜的反应。
- 氧化亚氮（N2O）:常用于沉积二氧化硅 (SiO2) 薄膜。它为二氧化硅与硅烷的反应提供氧气。
- 氦气（He）:用作载气，以改善沉积过程中的等离子稳定性和热传递。
- 六氟化硫 (SF6):用于蚀刻过程或清洁室，因为它能高效去除硅基残留物。
-
PECVD 专用气体:
- 正硅酸四乙酯（TEOS）:TEOS 室用于沉积高质量的二氧化硅薄膜。TEOS 能够生成均匀、保形的薄膜，因此受到青睐。
- 氩气（Ar）:惰性气体，用于稳定等离子体和提高薄膜的均匀性。它通常与其他反应气体结合使用。
- 三氟化氮（NF3）:用于腔室清洁，去除硅基沉积物。它非常有效，残留物极少。
- 掺杂气体（PH4 + B2H）:这些气体用于掺杂硅薄膜，以改变其电气性能。然而，它们的使用目前还很有限，迄今为止还没有使用 PH4 + B2H 的工艺。
-
气体在 PECVD 中的作用:
- 等离子体形成:硅烷和氨等气体在射频（RF）能量的作用下电离形成等离子体，等离子体具有化学反应性，可实现薄膜沉积。
- 薄膜沉积:等离子体中的活性物质与基底相互作用形成薄膜。例如，硅烷和氨反应形成氮化硅，而硅烷和氧化亚氮则形成二氧化硅。
- 炉室清洗:SF6 和 NF3 等气体用于清洁腔室，去除硅基残留物，确保后续工艺中薄膜质量的一致性。
-
PECVD 气体的应用:
- 抗反射涂层:硅烷和氨用于沉积氮化硅薄膜，这对减少太阳能电池的反射和提高效率至关重要。
- 绝缘层:TEOS 和氧化亚氮等气体用于沉积二氧化硅薄膜，这种薄膜在半导体设备中用作绝缘层。
- 蚀刻和清洗:SF6 和 NF3 分别用于蚀刻硅基材料和清洗沉积室。
-
安全和处理:
- 许多 PECVD 气体，如硅烷和氨气，都有剧毒且易燃。需要适当的处理、储存和排气系统来确保安全。
- 氦气和氩气等惰性气体更为安全，但仍需要适当的通风以防止窒息风险。
通过了解这些气体的具体作用和应用，设备和耗材采购商可以就 PECVD 工艺所需的材料做出明智的决定。气体的选择取决于所需的薄膜特性、工艺要求和安全考虑。
汇总表：
| 气体类型 | 初级气体 | 特种气体 | 应用 |
|---|---|---|---|
| 硅烷（SiH4） | 有 | 无 | 沉积硅基薄膜（如 SiN、SiO2） |
| 氨气 (NH3) | 有 | 无 | 形成用于抗反射涂层的氮化硅 |
| 氮气 (N2) | 有 | 无 | 稳定等离子体并形成含氮薄膜 |
| 氧化亚氮 (N2O) | 有 | 无 | 沉积二氧化硅薄膜 |
| 氦气 (He) | 有 | 无 | 改善等离子体稳定性和热传递 |
| 六氟化硫 (SF6) | 有 | 无 | 蚀刻和腔室清洁 |
| TEOS | 有 | 是 | 沉积高质量二氧化硅薄膜 |
| 氩 (Ar) | 氩（Ar | 是 | 稳定等离子体，改善薄膜均匀性 |
| 三氟化氮 (NF3) | 无 | 是 | 炉室清洁 |
| 掺杂气体（PH4 + B2H） | 无 | 是 | 改变硅薄膜的电气性能（使用有限） |
使用正确的气体优化您的 PECVD 工艺 立即联系我们的专家 获取量身定制的解决方案！
