Плазмено усилено химическо отлагане на пари

Свойства на плазмата
Естеството на плазмата при плазмено усилено химическо отлагане на пари е, че тя разчита на кинетичната енергия на електроните в плазмата, за да активира химичните реакции в газовата фаза.Тъй като плазмата е сбор от йони, електрони, неутрални атоми и молекули, тя е електрически неутрална на макроскопично ниво.В плазмата голямо количество енергия се съхранява във вътрешната енергия на плазмата.Първоначално плазмата се разделя на гореща плазма и студена плазма.в системата PECVD това е студена плазма, която се образува от газов разряд с ниско налягане.Тази плазма, произведена от разряд с ниско налягане под няколкостотин Pa, е неравновесна газова плазма.
Природата на тази плазма е следната:
(1) Неравномерното топлинно движение на електрони и йони надвишава тяхното насочено движение.
(2) Неговият процес на йонизация се причинява главно от сблъсък на бързи електрони с газови молекули.
(3) Средната енергия на топлинно движение на електроните е с 1 до 2 порядъка по-висока от тази на тежките частици, като молекули, атоми, йони и свободни радикали.
(4) Загубата на енергия след сблъсък на електрони и тежки частици може да бъде компенсирана от електрическото поле между сблъсъците.
Трудно е да се характеризира нискотемпературна неравновесна плазма с малък брой параметри, тъй като това е нискотемпературна неравновесна плазма в PECVD система, където температурата на електроните Te не е същата като температурата Tj на тежките частици.В технологията PECVD основната функция на плазмата е да произвежда химически активни йони и свободни радикали.Тези йони и свободни радикали реагират с други йони, атоми и молекули в газовата фаза или причиняват увреждане на решетката и химични реакции на повърхността на субстрата, а добивът на активния материал е функция на електронната плътност, концентрацията на реагента и коефициента на добив.С други думи, добивът на активен материал зависи от напрегнатостта на електрическото поле, налягането на газа и средния свободен обхват на частиците в момента на сблъсък.Тъй като реактивният газ в плазмата се дисоциира поради сблъсъка на високоенергийни електрони, бариерата за активиране на химическата реакция може да бъде преодоляна и температурата на реагентния газ може да бъде намалена.Основната разлика между PECVD и конвенционалния CVD е, че термодинамичните принципи на химичната реакция са различни.Дисоциацията на газовите молекули в плазмата е неселективна, така че филмовият слой, отложен чрез PECVD, е напълно различен от конвенционалния CVD.Фазовият състав, произведен от PECVD, може да бъде неравновесен уникален и неговото образуване вече не е ограничено от равновесната кинетика.Най-типичният филмов слой е аморфно състояние.

Характеристики на PECVD
(1) Ниска температура на отлагане.
(2) Намалете вътрешното напрежение, причинено от несъответствието на коефициента на линейно разширение на мембраната/основния материал.
(3) Скоростта на отлагане е относително висока, особено отлагането при ниска температура, което е благоприятно за получаване на аморфни и микрокристални филми.

Благодарение на нискотемпературния процес на PECVD, термичните щети могат да бъдат намалени, взаимната дифузия и реакцията между филмовия слой и субстратния материал могат да бъдат намалени и т.н., така че електронните компоненти да могат да бъдат покрити както преди да бъдат направени, така и поради необходимост за преработка.За производството на свръхголеми мащабни интегрални схеми (VLSI, ULSI), PECVD технологията се прилага успешно за образуването на филм от силициев нитрид (SiN) като окончателен защитен филм след формирането на Al електродно окабеляване, както и сплескване и образуване на филм от силициев оксид като междинна изолация.Като тънкослойни устройства технологията PECVD също е успешно приложена за производството на тънкослойни транзистори (TFT) за LCD дисплеи и т.н., като се използва стъкло като субстрат в метода на активната матрица.С развитието на интегралните схеми до по-голям мащаб и по-висока интеграция и широкото използване на съставни полупроводникови устройства, се изисква PECVD да се извършва при процеси с по-ниска температура и по-висока електронна енергия.За да се отговори на това изискване, трябва да се разработят технологии, които могат да синтезират филми с по-висока плоскост при по-ниски температури.Филмите SiN и SiOx са изследвани широко с помощта на ECR плазма и нова технология за плазмено химическо отлагане на пари (PCVD) със спирална плазма и са достигнали практическо ниво в използването на междинни изолационни филми за по-мащабни интегрални схеми и др.