Deposición química de vapor mejorada con plasma

Propiedades del plasma
La naturaleza del plasma en la deposición química de vapor mejorada con plasma es que depende de la energía cinética de los electrones en el plasma para activar las reacciones químicas en la fase gaseosa.Dado que el plasma es una colección de iones, electrones, átomos neutros y moléculas, es eléctricamente neutro a nivel macroscópico.En un plasma, se almacena una gran cantidad de energía en la energía interna del plasma.El plasma se divide originalmente en plasma caliente y plasma frío.en el sistema PECVD es plasma frío que se forma por descarga de gas a baja presión.Este plasma producido por una descarga a baja presión por debajo de unos pocos cientos de Pa es un plasma gaseoso fuera del equilibrio.
La naturaleza de este plasma es la siguiente:
(1) El movimiento térmico irregular de electrones e iones excede su movimiento dirigido.
(2) Su proceso de ionización es causado principalmente por la colisión de electrones rápidos con moléculas de gas.
(3) La energía de movimiento térmico promedio de los electrones es de 1 a 2 órdenes de magnitud mayor que la de las partículas pesadas, como moléculas, átomos, iones y radicales libres.
(4) La pérdida de energía después de la colisión de electrones y partículas pesadas puede compensarse con el campo eléctrico entre colisiones.
Es difícil caracterizar un plasma fuera de equilibrio de baja temperatura con un pequeño número de parámetros, porque es un plasma fuera de equilibrio de baja temperatura en un sistema PECVD, donde la temperatura de los electrones Te no es la misma que la temperatura Tj de las partículas pesadas.En la tecnología PECVD, la función principal del plasma es producir iones químicamente activos y radicales libres.Estos iones y radicales libres reaccionan con otros iones, átomos y moléculas en la fase gaseosa o provocan daños en la red y reacciones químicas en la superficie del sustrato, y el rendimiento del material activo es función de la densidad de electrones, la concentración del reactivo y el coeficiente de rendimiento.En otras palabras, el rendimiento del material activo depende de la intensidad del campo eléctrico, la presión del gas y el rango libre promedio de las partículas en el momento de la colisión.A medida que el gas reactivo en el plasma se disocia debido a la colisión de electrones de alta energía, se puede superar la barrera de activación de la reacción química y se puede reducir la temperatura del gas reactivo.La principal diferencia entre PECVD y CVD convencional es que los principios termodinámicos de la reacción química son diferentes.La disociación de las moléculas de gas en el plasma no es selectiva, por lo que la capa de película depositada por PECVD es completamente diferente de la CVD convencional.La composición de fase producida por PECVD puede ser única sin equilibrio, y su formación ya no está limitada por la cinética de equilibrio.La capa de película más típica es el estado amorfo.

Características PECVD
(1) Baja temperatura de deposición.
(2) Reducir la tensión interna causada por el desajuste del coeficiente de expansión lineal de la membrana/material base.
(3) La tasa de deposición es relativamente alta, especialmente la deposición a baja temperatura, lo que conduce a la obtención de películas amorfas y microcristalinas.

Debido al proceso de baja temperatura de PECVD, se puede reducir el daño térmico, se puede reducir la difusión mutua y la reacción entre la capa de película y el material del sustrato, etc., de modo que los componentes electrónicos se pueden recubrir antes de fabricarlos o según sea necesario. para reelaboración.Para la fabricación de circuitos integrados de ultra gran escala (VLSI, ULSI), la tecnología PECVD se aplica con éxito a la formación de una película de nitruro de silicio (SiN) como película protectora final después de la formación del cableado del electrodo de Al, así como al aplanamiento y la formación de una película de óxido de silicio como aislamiento entre capas.Como dispositivos de película delgada, la tecnología PECVD también se ha aplicado con éxito a la fabricación de transistores de película delgada (TFT) para pantallas LCD, etc., utilizando vidrio como sustrato en el método de matriz activa.Con el desarrollo de circuitos integrados a mayor escala y mayor integración y el uso generalizado de dispositivos semiconductores compuestos, se requiere que PECVD se realice a temperaturas más bajas y procesos de energía de electrones más altos.Para cumplir con este requisito, se deben desarrollar tecnologías que puedan sintetizar películas más planas a temperaturas más bajas.Las películas de SiN y SiOx se han estudiado ampliamente utilizando plasma ECR y una nueva tecnología de deposición química de vapor de plasma (PCVD) con un plasma helicoidal, y han alcanzado un nivel práctico en el uso de películas de aislamiento entre capas para circuitos integrados de mayor escala, etc.