Vlastnosti plazmy
Povaha plazmatu při plazmové depozici z plynné fáze spočívá v tom, že se spoléhá na kinetickou energii elektronů v plazmatu k aktivaci chemických reakcí v plynné fázi.Protože plazma je soubor iontů, elektronů, neutrálních atomů a molekul, je na makroskopické úrovni elektricky neutrální.V plazmatu je velké množství energie uloženo ve vnitřní energii plazmatu.Plazma se původně dělí na horkou plazmu a studenou plazmu.v systému PECVD je to studená plazma, která vzniká nízkotlakým výbojem plynu.Toto plazma produkované nízkotlakým výbojem pod několik stovek Pa je nerovnovážné plynné plazma.
Povaha této plazmy je následující:
(1)Nepravidelný tepelný pohyb elektronů a iontů převyšuje jejich řízený pohyb.
(2) Jeho ionizační proces je způsoben především srážkou rychlých elektronů s molekulami plynu.
(3) Průměrná tepelná pohybová energie elektronů je o 1 až 2 řády vyšší než u těžkých částic, jako jsou molekuly, atomy, ionty a volné radikály.
(4) Ztráta energie po srážce elektronů a těžkých částic může být kompenzována elektrickým polem mezi srážkami.
Je obtížné charakterizovat nízkoteplotní nerovnovážné plazma s malým počtem parametrů, protože se jedná o nízkoteplotní nerovnovážné plazma v systému PECVD, kde elektronová teplota Te není stejná jako teplota Tj těžkých částic.V technologii PECVD je primární funkcí plazmatu produkovat chemicky aktivní ionty a volné radikály.Tyto ionty a volné radikály reagují s jinými ionty, atomy a molekulami v plynné fázi nebo způsobují poškození mřížky a chemické reakce na povrchu substrátu a výtěžek aktivního materiálu je funkcí elektronové hustoty, koncentrace reaktantů a koeficientu výtěžnosti.Jinými slovy, výtěžnost aktivního materiálu závisí na síle elektrického pole, tlaku plynu a průměrném volném dosahu částic v době srážky.Vzhledem k tomu, že reakční plyn v plazmě disociuje v důsledku srážky vysokoenergetických elektronů, lze překonat aktivační bariéru chemické reakce a snížit teplotu reakčního plynu.Hlavní rozdíl mezi PECVD a konvenčním CVD spočívá v tom, že termodynamické principy chemické reakce jsou odlišné.Disociace molekul plynu v plazmatu je neselektivní, takže vrstva filmu nanesená pomocí PECVD je zcela odlišná od konvenčního CVD.Fázové složení produkované PECVD může být nerovnovážné jedinečné a jeho tvorba již není omezena rovnovážnou kinetikou.Nejtypičtější vrstvou filmu je amorfní stav.
Vlastnosti PECVD
(1) Nízká depoziční teplota.
(2) Snižte vnitřní napětí způsobené nesouladem koeficientu lineární roztažnosti membrány/základního materiálu.
(3) Rychlost nanášení je relativně vysoká, zejména nanášení při nízké teplotě, což přispívá k získání amorfních a mikrokrystalických filmů.
Díky nízkoteplotnímu procesu PECVD lze snížit tepelné poškození, snížit vzájemnou difúzi a reakci mezi vrstvou filmu a materiálem substrátu atd., takže elektronické součástky mohou být potaženy jak před jejich výrobou, tak z důvodu potřeby pro přepracování.Pro výrobu ultravelkých integrovaných obvodů (VLSI, ULSI) je technologie PECVD úspěšně aplikována na tvorbu filmu z nitridu křemíku (SiN) jako konečného ochranného filmu po vytvoření vodičů Al elektrody, stejně jako zploštění a vytvoření filmu oxidu křemíku jako mezivrstvové izolace.Jako tenkovrstvá zařízení byla technologie PECVD také úspěšně aplikována na výrobu tenkovrstvých tranzistorů (TFT) pro LCD displeje atd. s použitím skla jako substrátu v metodě aktivní matrice.S rozvojem integrovaných obvodů ve větším měřítku a vyšší integrací a širokým používáním složených polovodičových prvků je vyžadováno, aby PECVD bylo prováděno při nižších teplotách a procesech s vyšší energií elektronů.Pro splnění tohoto požadavku je třeba vyvinout technologie, které mohou syntetizovat filmy s vyšší rovinností při nižších teplotách.Filmy SiN a SiOx byly rozsáhle studovány pomocí ECR plazmy a nové technologie plazmové chemické depozice z plynné fáze (PCVD) se spirálovým plazmatem a dosáhly praktické úrovně při použití mezivrstvových izolačních filmů pro větší integrované obvody atd.
Čas odeslání: List-08-2022