Propietats del plasma
La naturalesa del plasma en la deposició de vapor química millorada amb plasma és que es basa en l'energia cinètica dels electrons del plasma per activar les reaccions químiques en la fase gasosa.Com que el plasma és una col·lecció d'ions, electrons, àtoms neutres i molècules, és elèctricament neutre a nivell macroscòpic.En un plasma, una gran quantitat d'energia s'emmagatzema a l'energia interna del plasma.El plasma es divideix originalment en plasma calent i plasma fred.en el sistema PECVD és plasma fred que es forma per descàrrega de gas a baixa pressió.Aquest plasma produït per una descàrrega a baixa pressió per sota d'uns pocs centenars de Pa és un plasma de gas sense equilibri.
La naturalesa d'aquest plasma és la següent:
(1) El moviment tèrmic irregular d'electrons i ions supera el seu moviment dirigit.
(2) El seu procés d'ionització és causat principalment per la col·lisió d'electrons ràpids amb molècules de gas.
(3) L'energia tèrmica mitjana del moviment dels electrons és d'1 a 2 ordres de magnitud superior a la de les partícules pesades, com ara molècules, àtoms, ions i radicals lliures.
(4) La pèrdua d'energia després de la col·lisió d'electrons i partícules pesades es pot compensar amb el camp elèctric entre col·lisions.
És difícil caracteritzar un plasma no equilibrat a baixa temperatura amb un nombre reduït de paràmetres, perquè és un plasma no equilibrat a baixa temperatura en un sistema PECVD, on la temperatura dels electrons Te no és la mateixa que la temperatura Tj de les partícules pesades.En la tecnologia PECVD, la funció principal del plasma és produir ions químicament actius i radicals lliures.Aquests ions i radicals lliures reaccionen amb altres ions, àtoms i molècules en la fase gasosa o causen danys a la xarxa i reaccions químiques a la superfície del substrat, i el rendiment de material actiu és una funció de la densitat d'electrons, la concentració de reactius i el coeficient de rendiment.En altres paraules, el rendiment de material actiu depèn de la intensitat del camp elèctric, la pressió del gas i el rang lliure mitjà de les partícules en el moment de la col·lisió.A mesura que el gas reactiu del plasma es dissocia a causa de la col·lisió d'electrons d'alta energia, es pot superar la barrera d'activació de la reacció química i es pot reduir la temperatura del gas reactiu.La principal diferència entre el PECVD i el CVD convencional és que els principis termodinàmics de la reacció química són diferents.La dissociació de les molècules de gas al plasma no és selectiva, de manera que la capa de pel·lícula dipositada per PECVD és completament diferent de la CVD convencional.La composició de fase produïda per PECVD pot ser única sense equilibri i la seva formació ja no està limitada per la cinètica d'equilibri.La capa de pel·lícula més típica és l'estat amorf.
Característiques PECVD
(1) Baixa temperatura de deposició.
(2) Reduïu l'estrès intern causat pel desajust del coeficient d'expansió lineal de la membrana/material base.
(3) La taxa de deposició és relativament alta, especialment la deposició a baixa temperatura, la qual cosa afavoreix l'obtenció de pel·lícules amorfes i microcristal·lines.
A causa del procés de baixa temperatura de PECVD, es pot reduir el dany tèrmic, es pot reduir la difusió i la reacció mútues entre la capa de pel·lícula i el material del substrat, etc., de manera que els components electrònics es poden recobrir tant abans de fabricar-se com a causa de la necessitat. per a la reelaboració.Per a la fabricació de circuits integrats a gran escala (VLSI, ULSI), la tecnologia PECVD s'aplica amb èxit a la formació de pel·lícules de nitrur de silici (SiN) com a pel·lícula protectora final després de la formació del cablejat d'elèctrodes d'Al, així com l'aplanament i el formació de pel·lícula d'òxid de silici com a aïllament entre capes.Com a dispositius de pel·lícula prima, la tecnologia PECVD també s'ha aplicat amb èxit a la fabricació de transistors de pel·lícula prima (TFT) per a pantalles LCD, etc., utilitzant vidre com a substrat en el mètode de matriu activa.Amb el desenvolupament de circuits integrats a una escala més gran i una major integració i l'ús àmplia de dispositius semiconductors compostos, es requereix que el PECVD es realitzi a baixa temperatura i processos d'energia electrònica més alta.Per satisfer aquest requisit, s'han de desenvolupar tecnologies que puguin sintetitzar pel·lícules de major planitud a temperatures més baixes.Les pel·lícules de SiN i SiOx s'han estudiat àmpliament utilitzant plasma ECR i una nova tecnologia de deposició de vapor químic de plasma (PCVD) amb plasma helicoïdal, i han assolit un nivell pràctic en l'ús de pel·lícules d'aïllament entre capes per a circuits integrats a gran escala, etc.
Hora de publicació: 08-nov-2022