Plasma egenskaber
Karakteren af plasma i plasma-forstærket kemisk dampaflejring er, at det er afhængigt af den kinetiske energi af elektronerne i plasmaet for at aktivere de kemiske reaktioner i gasfasen.Da plasma er en samling af ioner, elektroner, neutrale atomer og molekyler, er det elektrisk neutralt på makroskopisk niveau.I et plasma er en stor mængde energi lagret i plasmaets indre energi.Plasma er oprindeligt opdelt i varmt plasma og koldt plasma.i PECVD-systemet er det koldt plasma, som dannes ved lavtryksgasudledning.Dette plasma produceret ved en lavtryksudladning under et par hundrede Pa er et ikke-ligevægtsgasplasma.
Arten af dette plasma er som følger:
(1) Uregelmæssig termisk bevægelse af elektroner og ioner overstiger deres rettede bevægelse.
(2) Dens ioniseringsproces er hovedsageligt forårsaget af kollisionen af hurtige elektroner med gasmolekyler.
(3) Den gennemsnitlige termiske bevægelsesenergi for elektroner er 1 til 2 størrelsesordener højere end den for tunge partikler, såsom molekyler, atomer, ioner og frie radikaler.
(4) Energitabet efter kollisionen af elektroner og tunge partikler kan kompenseres fra det elektriske felt mellem kollisioner.
Det er svært at karakterisere et lavtemperatur-ikke-ligevægtsplasma med et lille antal parametre, fordi det er et lavtemperatur-uligevægtsplasma i et PECVD-system, hvor elektrontemperaturen Te ikke er den samme som temperaturen Tj for de tunge partikler.I PECVD-teknologien er plasmaets primære funktion at producere kemisk aktive ioner og frie radikaler.Disse ioner og frie radikaler reagerer med andre ioner, atomer og molekyler i gasfasen eller forårsager gitterskader og kemiske reaktioner på substratoverfladen, og udbyttet af aktivt materiale er en funktion af elektrondensitet, reaktantkoncentration og udbyttekoefficient.Med andre ord afhænger udbyttet af aktivt materiale af den elektriske feltstyrke, gastrykket og partiklernes gennemsnitlige frie rækkevidde på kollisionstidspunktet.Da reaktantgassen i plasmaet dissocierer på grund af kollisionen af højenergielektroner, kan aktiveringsbarrieren for den kemiske reaktion overvindes, og temperaturen af reaktantgassen kan reduceres.Den største forskel mellem PECVD og konventionel CVD er, at de termodynamiske principper for den kemiske reaktion er forskellige.Dissociationen af gasmolekyler i plasmaet er ikke-selektiv, så filmlaget aflejret af PECVD er helt anderledes end konventionel CVD.Fasesammensætningen produceret af PECVD kan være ikke-ligevægt unik, og dens dannelse er ikke længere begrænset af ligevægtskinetikken.Det mest typiske filmlag er amorf tilstand.
PECVD funktioner
(1) Lav deponeringstemperatur.
(2) Reducer den indre spænding forårsaget af misforholdet mellem den lineære ekspansionskoefficient for membranen/basismaterialet.
(3) Aflejringshastigheden er relativt høj, især lavtemperaturaflejring, hvilket er befordrende for opnåelse af amorfe og mikrokrystallinske film.
På grund af lavtemperaturprocessen af PECVD kan termisk skade reduceres, gensidig diffusion og reaktion mellem filmlaget og substratmaterialet kan reduceres osv., så elektroniske komponenter kan coates både før de fremstilles eller på grund af behovet til efterarbejde.Til fremstilling af integrerede kredsløb i ultra-stor skala (VLSI, ULSI) anvendes PECVD-teknologi med succes til dannelsen af siliciumnitridfilm (SiN) som den endelige beskyttelsesfilm efter dannelsen af Al-elektrodeledninger, såvel som udfladning og dannelse af siliciumoxidfilm som mellemlagsisolering.Som tyndfilmsenheder er PECVD-teknologien også med succes blevet anvendt til fremstilling af tyndfilmstransistorer (TFT'er) til LCD-skærme osv., ved brug af glas som substrat i den aktive matrix-metode.Med udviklingen af integrerede kredsløb til større skala og højere integration og den udbredte brug af sammensatte halvlederenheder, kræves det, at PECVD udføres ved lavere temperatur og højere elektronenergiprocesser.For at opfylde dette krav skal der udvikles teknologier, der kan syntetisere film med højere fladhed ved lavere temperaturer.SiN- og SiOx-filmene er blevet undersøgt grundigt ved hjælp af ECR-plasma og en ny plasmakemisk dampaflejring (PCVD) teknologi med et spiralformet plasma og har nået et praktisk niveau i brugen af mellemlagsisoleringsfilm til integrerede kredsløb i større skala osv.
Indlægstid: 8-08-2022