ترسيب البخار الكيميائي المحسن بالبلازما

خصائص البلازما
تكمن طبيعة البلازما في ترسيب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما في أنها تعتمد على الطاقة الحركية للإلكترونات في البلازما لتنشيط التفاعلات الكيميائية في الطور الغازي.نظرًا لأن البلازما عبارة عن مجموعة من الأيونات والإلكترونات والذرات والجزيئات المحايدة ، فهي محايدة كهربائيًا على المستوى العياني.في البلازما ، يتم تخزين كمية كبيرة من الطاقة في الطاقة الداخلية للبلازما.تنقسم البلازما في الأصل إلى بلازما ساخنة وبلازما باردة.في نظام PECVD هو بلازما باردة تتكون من تفريغ غاز منخفض الضغط.هذه البلازما الناتجة عن تفريغ ضغط منخفض أقل من بضع مئات من باسكال هي بلازما غازية غير متوازنة.
طبيعة هذه البلازما كالتالي:
(1) الحركة الحرارية غير المنتظمة للإلكترونات والأيونات تتجاوز حركتها الموجهة.
(2) عملية التأين ناتجة بشكل أساسي عن اصطدام الإلكترونات السريعة بجزيئات الغاز.
(3) متوسط ​​طاقة الحركة الحرارية للإلكترونات أعلى من 1 إلى 2 أوامر من حيث الحجم من الجسيمات الثقيلة ، مثل الجزيئات والذرات والأيونات والجذور الحرة.
(4) يمكن تعويض فقدان الطاقة بعد اصطدام الإلكترونات والجسيمات الثقيلة من المجال الكهربائي بين الاصطدامات.
من الصعب توصيف البلازما غير المتوازنة منخفضة الحرارة بعدد صغير من المعلمات ، لأنها بلازما منخفضة الحرارة غير متوازنة في نظام PECVD ، حيث درجة حرارة الإلكترون Te تختلف عن درجة حرارة Tj للجسيمات الثقيلة.في تقنية PECVD ، تتمثل الوظيفة الأساسية للبلازما في إنتاج أيونات نشطة كيميائيًا وجذور حرة.تتفاعل هذه الأيونات والجذور الحرة مع الأيونات والذرات والجزيئات الأخرى في الطور الغازي أو تتسبب في تلف الشبكة وتفاعلات كيميائية على سطح الركيزة ، ويكون ناتج المادة الفعالة هو دالة لكثافة الإلكترون وتركيز المادة المتفاعلة ومعامل العائد.بمعنى آخر ، يعتمد ناتج المادة الفعالة على قوة المجال الكهربائي وضغط الغاز ومتوسط ​​المدى الحر للجسيمات وقت الاصطدام.نظرًا لأن الغاز المتفاعل في البلازما ينفصل بسبب تصادم الإلكترونات عالية الطاقة ، يمكن التغلب على حاجز التنشيط للتفاعل الكيميائي ويمكن تقليل درجة حرارة الغاز المتفاعل.الفرق الرئيسي بين PECVD و CVD التقليدي هو أن مبادئ الديناميكا الحرارية للتفاعل الكيميائي مختلفة.تفكك جزيئات الغاز في البلازما غير انتقائي ، لذا فإن طبقة الفيلم المودعة بواسطة PECVD مختلفة تمامًا عن CVD التقليدية.قد يكون تكوين الطور الناتج عن PECVD فريدًا من نوعه غير متوازن ، ولم يعد تكوينه مقيدًا بحركية التوازن.طبقة الفيلم الأكثر شيوعًا هي حالة غير متبلورة.

ميزات PECVD
(1) درجة حرارة منخفضة للترسيب.
(2) تقليل الضغط الداخلي الناجم عن عدم تطابق معامل التمدد الخطي للغشاء / المادة الأساسية.
(3) معدل الترسيب مرتفع نسبيًا ، وخاصة ترسب درجات الحرارة المنخفضة ، مما يؤدي إلى الحصول على أغشية غير متبلورة وجريزوفولفين.

نظرًا لعملية درجة الحرارة المنخفضة لـ PECVD ، يمكن تقليل الضرر الحراري ، ويمكن تقليل الانتشار المتبادل والتفاعل بين طبقة الفيلم ومواد الركيزة ، وما إلى ذلك ، بحيث يمكن طلاء المكونات الإلكترونية قبل صنعها أو بسبب الحاجة لإعادة العمل.لتصنيع الدوائر المتكاملة واسعة النطاق (VLSI ، ULSI) ، يتم تطبيق تقنية PECVD بنجاح لتشكيل فيلم نيتريد السيليكون (SiN) كغشاء واقي نهائي بعد تشكيل أسلاك القطب الكهربائي ، وكذلك التسطيح و تشكيل فيلم أكسيد السيليكون كعزل بين الطبقات.كأجهزة رقيقة ، تم أيضًا تطبيق تقنية PECVD بنجاح لتصنيع ترانزستورات الأغشية الرقيقة (TFTs) لشاشات LCD ، وما إلى ذلك ، باستخدام الزجاج كركيزة في طريقة المصفوفة النشطة.مع تطوير الدوائر المتكاملة على نطاق أوسع وتكامل أعلى والاستخدام الواسع لأجهزة أشباه الموصلات المركبة ، يلزم إجراء PECVD عند درجات حرارة منخفضة وعمليات طاقة إلكترونية أعلى.لتلبية هذا المطلب ، يجب تطوير تقنيات يمكنها تصنيع أفلام تسطيح أعلى في درجات حرارة منخفضة.تمت دراسة أغشية SiN و SiOx على نطاق واسع باستخدام بلازما ECR وتقنية ترسيب البخار الكيميائي للبلازما (PCVD) مع بلازما حلزونية ، وقد وصلت إلى مستوى عملي في استخدام أفلام العزل البينية للدوائر المتكاملة ذات النطاق الأكبر ، إلخ.