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PECVD管式炉推动新材料技术的产业化进程

更新时间:2025-07-07      点击次数:19
  PECVD(等离子体增强化学气相沉积)管式炉借助等离子体活化反应气体,在低温下实现薄膜沉积,凭借高成膜质量与广泛适用性,成为半导体、光伏等领域的关键设备。​
  半导体行业中,在14nm芯片制程中,需制备30-50nm的氮化硅(SiN)隔离层,传统热CVD需800℃以上高温,易导致晶圆掺杂扩散。PECVD管式炉在300-400℃下,通过射频等离子体(13.56MHz)将氨气与硅烷分解为活性基团,沉积的SiN薄膜应力可控制在500MPa以内,均匀性(wafer内偏差≤1%)满足芯片层间绝缘需求。​
  光伏领域,它助力高效电池量产。PERC电池背面的氧化铝(Al₂O₃)钝化层依赖PECVD管式炉制备,在550℃下,将三甲基铝与氧气通过等离子体活化,沉积的Al₂O₃膜厚度控制在5-8nm,表面复合速率降至100s⁻¹以下。该工艺使电池开路电压提升20mV,转换效率提高0.5%。钙钛矿太阳能电池的电子传输层(如TiO₂)也由其制备,低温(150℃)沉积特性避免钙钛矿层热分解。​
  光学薄膜制备中,它能精准调控膜层性能。在红外光学元件中,管式炉沉积的氟化镁(MgF₂)增透膜在3-5μm波段透过率达99%,且耐摩擦性能(铅笔硬度3H)优于蒸发镀膜。制备多层滤光片时,通过交替沉积SiO₂(高折射率)与SiN(低折射率)膜,可实现400-700nm波段的窄带滤波(半带宽≤10nm)。​
  柔性电子领域,它突破低温沉积瓶颈。聚酰亚胺基底上的石墨烯透明电极,需在150℃以下沉积保护层,管式炉通过等离子体增强反应,使氮化硼(BN)膜在120℃成膜,该工艺制备的柔性显示屏触控电极,弯折10万次后导电性保持率超90%。​
  与其他沉积设备相比,PECVD管式炉的优势在于:沉积温度降低300-500℃,适合热敏基底;膜层附着力(划格测试5B级)与致密度(孔隙率≤0.5%)更优;管式结构支持批量生产(一次处理50-100片6英寸晶圆),单位面积成膜成本降低30%。这些特性使其成为低温薄膜制备的理想设备,推动着新材料技术的产业化进程。​

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