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（1）了解等离子体增强化学气相沉积的原理和基本结构。
（2）熟悉等离子体增强化学气相沉积设备的操作流程，掌握实验记录方法。
（3）掌握等离子体增强化学气相沉积设备的基本操作方法。
（4）合作使用等离子体增强化学气相沉积设备制备薄膜样品，并给出可靠、有效的实验记录。
等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD）是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，发生辉光放电，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为使化学反应在较低的温度下进行，则利用等离子体的活性来促进反应，因此这种CVD被称为PECVD。
等离子体增强化学气相沉积的主要优点是沉积温度低、沉积速率高、对基体的结构和物理性质影响小；膜的厚度及成分均匀性好、组织致密、针孔少、不易龟裂、膜层的附着力强；技术应用范围广，可制备各种金属膜、无机膜和有机膜。
本实验室配置的是自行设计、由沈阳新蓝天真空技术有限公司生产的PECVD 350型平行板电容射频等离子体增强化学气相沉积系统，该设备结构示意图如图3－1 所示，实物如图3－2 所示。其主要包括反应腔、进气系统（气路、气流计）、抽气系统（机械泵、罗茨泵、分子泵）、射频源（射频功率为40.68MHz）、加热系统、控制系统等，如图3－3所示。
图3－1 PECVD设备结构示意图
图3－2 PECVD设备
图3－3 PECVD设备组成
（1）检查所有阀门是否处于关闭状态。
（2）检查所有水路是否开通和水压是否正常。
（3）检查控制柜面板上所有电源是否处于关闭状态。
（4）检查电源接地线及整机接地线是否稳妥可靠。
（5）打开总电源开关，检查三相指示灯是否全亮，若有一灯不亮，说明有一相未通，应排除故障。
打开控制电源面板（如图3－4所示）上的总电源开关；缓慢开大冷却水的水龙头开关，至水压报警停止。
图3－4 PECVD设备控制系统的控制电源面板
开腔（即打开反应腔的泄气阀，向反应腔内泄入空气，至腔门打开后，关闭泄气阀）→开挡板（即按下控制电源面板的“挡板”按钮，按钮灯亮，表示反应腔内电容极板的下极板上方的挡板已打开，如图3－4所示）→放置衬底（即打开反应腔门，将已经过前期清洗并烘干处理的衬底放置在电容极板的下极板的上表面。可预先调节下极板至合适位置，放置好衬底后，再通过调节下极板的位置，使电容极板的上、下极板之间的距离达到实验要求值）→关闭挡板（即按下控制电源面板的“挡板”按钮，按钮灯灭）→关闭反应腔门。
（1）抽反应腔和气路的本底真空：启动机械泵（即按下控制电源面板上的“机械泵”按钮，按钮灯亮，如图3－4所示）→开大抽气口（即将连接反应腔与机械泵的旁抽角阀开至最大）→打开真空计（即打开真空计控制面板上的真空计开关，如图3－5所示）并根据真空计液晶屏读数观察反应腔的压强→反应腔的压强达到要求值后，开通气路（例如，若实验要用到甲烷气体，则旋开设备中CH 4 气流计两边的角阀，再将气流计控制面板上的CH 4 气流计开关拨至“On”位置，并将流量旋钮调大，如图3－6 所示）→反应腔和气路的压强达到实验所需的本底真空度后，关闭气路。
图3－5 PECVD设备控制系统的真空计控制面板
图3－6 PECVD设备控制系统的气流计控制面板
若仅使用机械泵无法达到实验所需的真空度，可开启罗茨泵和分子泵。
（2）打开射频源预热：此步骤均在射频源控制面板上操作，如图3－7所示。打开射频源电源开关→按液晶屏右侧最下方的按钮，将液晶屏显示界面调至W real 界面。
图3－7 PECVD设备控制系统的射频源控制面板
（3）设定衬底加热温度，加热：此步骤均在加热源控制面板上操作，如图3－8所示。按控温仪面板上的“
”“▲”键，将衬底加热温度值（即控温仪屏幕显示的SV值）调至设定值→按控温仪面板上的“ENT”键确定→按“加热启动”按钮，按钮灯亮，开始给衬底加热。
图3－8 PECVD设备控制系统的加热源控制面板
（1）通入反应气体，调节气体流量：待衬底温度达到设定值后（即图3－8中控温仪屏幕显示的PV值稳定到SV值后），根据实验要求和反应气体特点，打开气瓶、气路，依次向反应腔内通入反应气体（若为易燃、易爆、有毒、有害的危险气体，必须先向机械泵内通入氮气），调节反应气体流量至设定值。
以通入20sccm的CH 4 气体为例：待衬底温度达到设定值→打开氮气瓶，将氮气流量调大至合适值→打开CH 4 气瓶（将CH 4 气瓶的减压阀调至合适值）→将CH 4 气路的节流阀调至合适值，打开CH 4 气路的截止阀→打开设备中CH 4 气流计两边的角阀→将气流计控制面板上的CH 4 气流计开关拨至“On”位置，并通过调节CH 4 流量旋钮将CH 4 流量调至20sccm（如图3－6所示）。
（2）调节反应压强：通过调节反应腔的抽气口大小（即调节连接反应腔与机械泵的旁抽角阀大小），调节反应腔的压强（观察真空计控制面板上显示的压强读数，如图3－5所示）至实验设定的压强值。
（3）启辉，调节功率至设定值，开始计时生长：此步骤均在射频源控制面板上操作，如图3－7所示。按下射频功率的“On”键→快速旋动射频功率调节旋钮，使射频功率快速增大→启辉（观察反应腔，发生辉光放电现象）后，立即调节射频功率（即液晶屏显示的W real 的值）至设定值→打开挡板，同时用秒表计时，开始生长。
（4）生长结束：生长计时结束时，关闭挡板，熄辉（按下射频源控制面板上射频功率的“Off”键，然后快速旋动射频功率调节旋钮，使射频功率快速降为0，如图3－7所示）→停止加热（即按下加热源控制面板上的“加热启动”按钮，按钮灯灭，如图3－8所示）→关闭气路的节流阀，关闭气瓶→10min后，关闭射频源。
（1）抽尾气：根据实验要求和反应气体的特点，将气路和反应腔中剩余的反应气体依次抽走。可将反应腔的抽气口开至最大，通过调节流量旋钮适当调大气体流量，以加快抽尾气的速度；至真空度达到3Pa左右（气体气流计流量读数降为0），关闭气路（以关闭CH 4 气路为例：关闭CH 4 气路的截止阀→关闭设备中CH 4 气流计两边的角阀→将气流计控制面板上的CH 4 气流计开关拨至“Off”位置，并将CH 4 流量旋钮调至最小，如图3－6所示）。
（2）停止抽气泵：关闭反应腔的抽气口（即关闭连接反应腔与机械泵的旁抽角阀），然后停止抽气泵（即按下控制电源面板上的“机械泵”按钮，按钮灯灭，如图3－4所示）。
（3）关闭冷却水、总电源，关闭氮气：关闭冷却水的水龙头开关，关闭控制电源面板的总电源开关（如图3－4 所示），关闭氮气（即关闭氮气瓶，将氮气流量调至0）。
检查水、电、气（包括气路、气瓶）是否全部关闭。
（1）试述PECVD制备方法与CVD制备方法的异同。
（2）PECVD制备薄膜过程中，哪些因素对启辉有影响？
（3）PECVD制备薄膜过程中，主要有哪些生长参数？在实验过程中，这些参数是如何调节和设置的？