为什么HoFCVD可以实现超大面积（≥10㎡）的镀膜均匀性？

【概要描述】

分类：技术服务
作者：Haibin Huang
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发布时间：2025-03-10
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CVD镀膜的均匀性，在镀膜区域基本的决定要素为：热场的均匀性、气体流场的均匀性，另外还有激发气体分解的能量场的均匀性（很多CVD设备里该部分功能是与热场重叠的）。首先我们来对比下PECVD和HoFCVD的几个影响均匀性的参数情况：

PECVD和HoFCVD均属于“冷壁式”CVD，即反应气体不会在腔体壁上因为腔壁的温度过高而发生反应。另外，PECVD是靠两个基板之间形成的电磁场来激发气体发生反应的，属于“场源”，而HoFCVD是通过热丝来激发气体反应的，属于“线源”，好像HoFCVD是唯一一种“线源”的CVD，其他无论冷壁式还是热壁式CVD的，激发源均是“场源”。

综合上表的对比，决定镀膜均匀性的影响因素：基本热场的情况二者相当；气压方面HoFCVD显著优于PECVD；激发能量源的均匀性HoFCVD显著优于PECVD。另，PECVD的高气压，结合其面结构的进气结构和四周抽气的结构，以及上电极与载板间空间结构，会造成从载板中间区域到载板边缘区域的气体“成份”浓度差，这也会造成最终镀膜性能的不均匀加强。所以，在镀膜均匀性方面HoFCVD显著优于PECVD，并且为实现均匀性的部件结构的设计要显著简单于PECVD。

图1. PECVD中的驻波效应：由入射波和反射波重叠，出现波节和波腹。

图2.PECVD 中驻波效应示意图（驻波效应导致甚高频下内部电磁场在大面积范围内分布不均匀）

图3. PECVD中电子分布图及气源分布图 (图来源：https://mp.weixin.qq.com/s/VGexv3VxbYC4B6Qixbtejw PECVD工艺—氮化硅薄膜沉积数值计算）

下面我们再来对比下作为热壁式CVD代表的LPCVD（LPCVD、磷扩散炉、硼扩散炉、均属于这一大类，甚至管式PECVD也具备其大部分特征），分析下它和HoFCVD的几个影响均匀性的参数情况：

综合上表的对比，决定镀膜均匀性的影响因素：热场情况二者各有优缺点；气流场的控制HoFCVD中因为空间结构和气压两个方面优势，其更易于实现均匀；在激发气体分解的能量场方面，LPCVD中，如果有多种反应气体，一般来说分解温度会有不同，或者在相同温度下的分解速率不同。热场结构结合进气出气的结构所造成的气流特性，导致从进气端到出气端的不同区域存在气体成分的差异。这种现象会让均匀性的控制变的更为复杂。而HoFCVD是冷壁式CVD，不存在上述问题，且反应气体只有碰到热丝才会被激发。

所以，在镀膜均匀性方面HoFCVD显著优于LPCVD。