华兆科技丨NANO-MASTER化学气相沉积（CVD）系统解决方案

NANO-MASTER等离子增强化学气相沉积系统可以制造高质量的氧化硅、氮化硅、碳纳米管、金刚石和碳化硅等薄膜。根据不同的应用，可以使用射频淋浴头、中空阴极、ICP或微波等离子源进行沉积镀膜。分别通过增加ICP电感耦合等离子源升级为ICPECVD电感耦合等离子增强化学气相沉积系统，增加远程微波源升级为MPECVD微波等离子增强化学气相沉积系统。

基板可以容纳8英寸晶圆，可通过射频、脉冲直流或者直流电源提供偏压，可通过热电阻或者红外灯加热到800°C。使用260l/s涡轮泵和5cfm机械前级泵可使腔体真空达到5×10-7Torr（该系列PECVD等离子增强化学气相沉积系统也可以升级分子泵和机械泵达到更高的真空能力）。

通过不同的样品台偏压，样品台温度和等离子源的组合，NANO-MASTER等离子增强化学气相沉积系统可以满足用户非常广泛的需求应用。同时我们可以支持用户大尺寸基片的PECVD沉积或者批处理沉积的量产应用。

系统使用LabView可视化用户界面，触摸屏监控屏幕的计算机控制，可实现全自动化操作。

一般规格：

•基板尺寸：最大8英寸

•等离子体源直径：带淋浴头燃气分配的8英寸RF板

•MFC数量：5个或最多10个(带单独的气体箱)

•源到板的距离：2英寸到4英寸

•真空：5×10-7Torr范围，配有 260 l/sec 腐蚀性涡轮泵和 9cfm 机械泵

•最大基板温度：8英寸平台为400°C，6英寸平台为700C，4英寸平台为800°C。

•射频电源：13.56MHZ，600W射频用于等离子体源或1KW射频用于ICP源

•偏置基板时的 LF功率：300W, 350-450KHz

系统特点

•13"铝腔或14"不锈钢立方腔体

•可支持大基片或批处理应用(腔体和离子源等均需要升级)

•涡轮分子泵组可达到5×10Torr极限真空

•直连设计，提供最佳真空传导率，8小时达到极限真空

•等离子源：根据应用可选射频淋浴头/ICP/中空阴极/微波

•配套气体环用于前驱体和气体

•样品台：200-950°C温度旋转RF/低频RF/DC/Pulse DC偏压

•MFC配套电抛光气体管道和气动截止阀

•基于PC的全自动控制，菜单驱动

•Labview可视化用户交互界面

•EMO保护和安全联锁

设备选配

•ICP源用于高密度等离子，升级为ICPECVD

•远程微波等离子源，升级为MPECVD

•基片脉冲直流偏压

•低频偏压用于薄膜应力控制

•旋转样品台用于涂覆3D元件

•单片自动上下片，或Cassette-to-Cassette自动上下片

•大尺寸基片镀膜或批处理能力

•样片手动或自动翻转，用于双面镀膜

•前级泵升级为干泵

•带加热管路的鼓泡器用于有机金属化合物

•带毒气监控气体柜用于有毒气体

•终点监测

•各种掺杂物(磷化氢)应用支持

痛点：传统的化学气相沉积（CVD）技术通常需要较高的温度（往往超过800°C）来激活化学反应，以实现薄膜沉积。这种高温工艺无法适用于玻璃、聚合物基板以及已完成金属化层的半导体器件等热敏感材料，因为高温会导致基板变形、器件性能退化甚至失效。

解决方案：NANO-MASTER PECVD系统利用等离子体增强效应，通过高能电子激发反应气体分子，显著降低了化学反应所需的活化能，从而实现了低温沉积。其系统能够在低至350°C甚至室温的条件下沉积高质量的SiO₂、Si₃N₄和类金刚石（DLC）等薄膜。这有效避免了对热敏感基板的损伤，极大地扩展了PECVD技术的应用范围。

二、薄膜覆盖均匀性与阶梯覆盖性问题

痛点：在复杂三维结构或高深宽比的基板表面，传统沉积技术往往难以实现均匀且保形的薄膜覆盖，容易产生沉积死角，导致薄膜厚度不均、性能不一致，严重影响器件的可靠性和成品率。

解决方案：NANO-MASTER PECVD系统采用了创新的 "淋浴头"电极设计或中空阴极射频等离子源，结合精确控制的分形气流分布系统，确保了反应气体在基片表面均匀分布。系统还配备了RF或脉冲DC偏压样品台，通过调节偏压可以控制离子对基片表面的轰击能量，从而改善薄膜的阶梯覆盖性和致密性。这使得即使在复杂三维结构表面也能实现纳米级均匀的薄膜沉积。

三、工艺控制与重复性问题

痛点：薄膜沉积工艺涉及多个参数（如温度、压力、气体流量、功率等）的复杂交互作用，传统设备往往存在工艺窗口窄、重复性差的问题，导致不同批次间的薄膜性能波动，影响产品良率和一致性。

解决方案：NANO-MASTER PECVD系统采用了基于LabView软件的PC计算机全自动控制系统，能够对沉积过程中的温度、压力、气体流量、射频功率等关键参数进行精确闭环控制。系统标配多路质量流量控制器（MFC），最多可支持8路MFC，实现了对反应气体和惰性气体的精确配比控制。这种高精度的控制系统确保了工艺的高度重复性和良好的批次一致性。

四、设备操作维护与生产成本问题

痛点：传统的PECVD设备往往存在设备投资大、维护成本高、对操作人员要求高等问题。同时，工艺过程中可能使用的特殊气体和较高的能耗也增加了生产成本。

解决方案：NANO-MASTER通过模块化设计和智能化控制系统降低了设备的操作和维护难度。其系统提供了菜单驱动的交互界面和4级密码访问保护，既保证了操作的安全性，又降低了操作人员的技能要求。设备采用抗腐蚀的涡轮分子泵组和加热的气体管路设计，减少了维护频率和长期运行成本。此外，其PECVD系统能够实现高通量沉积，提高了生产效率，降低了单件产品的生产成本。

实际应用：

•封装，绝缘

•硅的化合物

•光子结构

•DLC类金刚石薄膜

•CNT碳纳米管—储存器件

•SiC薄膜

•表面钝化层—太阳能电池

•石墨烯—纳米级电子元件

•其它类型薄膜

应用案例：

在2017年7月，该校成功安装并验收了一台 NANO-MASTER RIE-PECVD 联合系统。这套设备的特点是在一个系统中整合了反应离子刻蚀（RIE）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）两种工艺，既避免了不同工艺间的交叉污染，又为实验室节省了空间和预算，非常适合大学的研发需求。

该院引入了 NANO-MASTER 微波PECVD系统，用于支持石墨烯和碳纳米管（CNT）阵列 等碳类薄膜的研究。该系统配备了远程微波等离子源和可加热至900度的样品台，能够在等离子作用下实现低温沉积，有助于减少对薄膜的损伤，并节省实验室空间。

在2012年购置了一套由PECVD和反应离子刻蚀系统组成的设备，用于TFT有源OLED显示屏关键技术的研发工作。

一、设施要求

电源输入：208V/380V/415V, 20A/Phase, 50/60Hz

冷却水：2gpm @ 50 psi, 18°C

压缩空气：1/4" Swagelok, 80-90 PSI

处理气体：1/4" Swagelok, 20 PSIG

氮气：1/4“ Swagelok, 10 PSIG

排气(系统)：NW25

二、工艺开发与优化支持

NANO-MASTER提供全面的工艺开发支持，帮助用户优化沉积参数。其系统可精确控制的气体流量、射频功率、沉积温度和工作压力等参数为工艺优化提供了广阔空间。用户可通过实验设计（DOE）方法，系统性地探索工艺窗口，找到最佳参数组合，实现薄膜厚度、折射率、应力等关键指标的精准化。

三、系统集成与自动化升级

对于大规模生产线，NANO-MASTER PECVD系统可与自动化上下料系统集成，配备预真空锁和自动上下载腔门，实现连续批量生产。系统基于LabView软件的PC计算机全自动控制和菜单驱动界面使得操作简便，同时4级密码访问保护和完整的安全联锁机制确保了操作的安全性和工艺的重复性。

四、维护与持续支持

NANO-MASTER PECVD系统设计考虑了长期运行的可靠性，采用抗腐蚀设计和模块化结构，降低了维护难度和运行成本。厂家提供全面的技术支持和服务，包括远程诊断、定期维护和零件更换等，确保设备的长期稳定运行。

NANO-MASTER PECVD等离子增强化学气相沉积系统通过其低温工艺、优良的薄膜均匀性、精确的工艺控制和可靠的系统设计，成功解决了传统薄膜沉积技术中的多个关键痛点。无论是在光伏太阳能电池制造、半导体器件生产，还是在先进电子设备防护和新型材料研发领域，该系统都展现了其核心价值和广泛适用性。随着半导体和新能源产业的不断发展，NANO-MASTER的PECVD技术将继续为各行业提供可靠、高效、经济的薄膜沉积解决方案，推动技术创新和产业升级。