為什么HoFCVD可以實現超大面積（≥10㎡）的鍍膜均勻性？

【概要描述】

分類：技術服務
作者：Haibin Huang
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發布時間：2025-03-10
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詳情

CVD鍍膜的均勻性，在鍍膜區域基本的決定要素為：熱場的均勻性、氣體流場的均勻性，另外還有激發氣體分解的能量場的均勻性（很多CVD設備里該部分功能是與熱場重疊的）。首先我們來對比下PECVD和HoFCVD的幾個影響均勻性的參數情況：

PECVD和HoFCVD均屬于“冷壁式”CVD，即反應氣體不會在腔體壁上因為腔壁的溫度過高而發生反應。另外，PECVD是靠兩個基板之間形成的電磁場來激發氣體發生反應的，屬于“場源”，而HoFCVD是通過熱絲來激發氣體反應的，屬于“線源”，好像HoFCVD是唯一一種“線源”的CVD，其他無論冷壁式還是熱壁式CVD的，激發源均是“場源”。

綜合上表的對比，決定鍍膜均勻性的影響因素：基本熱場的情況二者相當；氣壓方面HoFCVD顯著優于PECVD；激發能量源的均勻性HoFCVD顯著優于PECVD。另，PECVD的高氣壓，結合其面結構的進氣結構和四周抽氣的結構，以及上電極與載板間空間結構，會造成從載板中間區域到載板邊緣區域的氣體“成份”濃度差，這也會造成最終鍍膜性能的不均勻加強。所以，在鍍膜均勻性方面HoFCVD顯著優于PECVD，并且為實現均勻性的部件結構的設計要顯著簡單于PECVD。

圖1. PECVD中的駐波效應：由入射波和反射波重疊，出現波節和波腹。

圖2.PECVD 中駐波效應示意圖（駐波效應導致甚高頻下內部電磁場在大面積范圍內分布不均勻）

圖3. PECVD中電子分布圖及氣源分布圖 (圖來源：https://mp.weixin.qq.com/s/VGexv3VxbYC4B6Qixbtejw PECVD工藝—氮化硅薄膜沉積數值計算）

下面我們再來對比下作為熱壁式CVD代表的LPCVD（LPCVD、磷擴散爐、硼擴散爐、均屬于這一大類，甚至管式PECVD也具備其大部分特征），分析下它和HoFCVD的幾個影響均勻性的參數情況：

綜合上表的對比，決定鍍膜均勻性的影響因素：熱場情況二者各有優缺點；氣流場的控制HoFCVD中因為空間結構和氣壓兩個方面優勢，其更易于實現均勻；在激發氣體分解的能量場方面，LPCVD中，如果有多種反應氣體，一般來說分解溫度會有不同，或者在相同溫度下的分解速率不同。熱場結構結合進氣出氣的結構所造成的氣流特性，導致從進氣端到出氣端的不同區域存在氣體成分的差異。這種現象會讓均勻性的控制變的更為復雜。而HoFCVD是冷壁式CVD，不存在上述問題，且反應氣體只有碰到熱絲才會被激發。

所以，在鍍膜均勻性方面HoFCVD顯著優于LPCVD。