پلاسما رسوب شیمیایی بخار را افزایش داد

خواص پلاسما
ماهیت پلاسما در رسوب گیری بخار شیمیایی تقویت شده با پلاسما این است که برای فعال کردن واکنش های شیمیایی در فاز گاز به انرژی جنبشی الکترون های پلاسما متکی است.از آنجایی که پلاسما مجموعه ای از یون ها، الکترون ها، اتم ها و مولکول های خنثی است، در سطح ماکروسکوپی از نظر الکتریکی خنثی است.در پلاسما مقدار زیادی انرژی در انرژی داخلی پلاسما ذخیره می شود.پلاسما در اصل به پلاسمای گرم و پلاسمای سرد تقسیم می شود.در سیستم PECVD پلاسمای سردی است که از تخلیه گاز کم فشار تشکیل می شود.این پلاسمای تولید شده توسط تخلیه فشار کم زیر چند صد پاسکال یک پلاسمای گازی غیرتعادلی است.
ماهیت این پلاسما به شرح زیر است:
(1) حرکت حرارتی نامنظم الکترون ها و یون ها از حرکت جهت دار آنها فراتر می رود.
(2) فرآیند یونیزاسیون آن عمدتاً ناشی از برخورد الکترون های سریع با مولکول های گاز است.
(3) میانگین انرژی حرکت حرارتی الکترون ها 1 تا 2 مرتبه بزرگتر از ذرات سنگین مانند مولکول ها، اتم ها، یون ها و رادیکال های آزاد است.
(4) اتلاف انرژی پس از برخورد الکترون ها و ذرات سنگین را می توان از میدان الکتریکی بین برخوردها جبران کرد.
مشخص کردن یک پلاسمای غیرتعادل دمای پایین با تعداد کمی پارامتر دشوار است، زیرا یک پلاسمای غیر تعادلی با دمای پایین در یک سیستم PECVD است، جایی که دمای الکترون Te با دمای Tj ذرات سنگین یکسان نیست.در فناوری PECVD، وظیفه اصلی پلاسما تولید یون‌های فعال شیمیایی و رادیکال‌های آزاد است.این یون‌ها و رادیکال‌های آزاد با یون‌ها، اتم‌ها و مولکول‌های دیگر در فاز گاز واکنش می‌دهند یا باعث آسیب شبکه و واکنش‌های شیمیایی در سطح بستر می‌شوند و بازده ماده فعال تابعی از چگالی الکترون، غلظت واکنش‌دهنده و ضریب تسلیم است.به عبارت دیگر، بازده ماده فعال به قدرت میدان الکتریکی، فشار گاز و میانگین محدوده آزاد ذرات در زمان برخورد بستگی دارد.از آنجایی که گاز واکنش دهنده در پلاسما به دلیل برخورد الکترون های پرانرژی جدا می شود، می توان بر سد فعال سازی واکنش شیمیایی غلبه کرد و دمای گاز واکنش دهنده را کاهش داد.تفاوت اصلی بین PECVD و CVD معمولی این است که اصول ترمودینامیکی واکنش شیمیایی متفاوت است.تفکیک مولکول های گاز در پلاسما غیرانتخابی است، بنابراین لایه لایه رسوب شده توسط PECVD کاملا متفاوت از CVD معمولی است.ترکیب فاز تولید شده توسط PECVD ممکن است غیرتعادلی منحصر به فرد باشد و تشکیل آن دیگر توسط سینتیک تعادل محدود نمی شود.معمولی ترین لایه فیلم حالت آمورف است.

ویژگی های PECVD
(1) دمای رسوب پایین.
(2) تنش داخلی ناشی از عدم تطابق ضریب انبساط خطی غشاء/مواد پایه را کاهش دهید.
(3) نرخ رسوب نسبتاً بالا است، به ویژه رسوب در دمای پایین، که منجر به به دست آوردن فیلم های آمورف و میکرو کریستالی می شود.

با توجه به فرآیند دمای پایین PECVD، آسیب حرارتی را می توان کاهش داد، انتشار متقابل و واکنش بین لایه فیلم و مواد بستر و غیره را می توان کاهش داد، به طوری که اجزای الکترونیکی را می توان قبل از ساخت و یا به دلیل نیاز پوشش داد. برای دوباره کاریبرای ساخت مدارهای مجتمع در مقیاس بسیار بزرگ (VLSI، ULSI)، فناوری PECVD با موفقیت برای تشکیل فیلم نیترید سیلیکون (SiN) به عنوان فیلم محافظ نهایی پس از تشکیل سیم‌کشی الکترود Al و همچنین صاف کردن و صاف کردن استفاده می‌شود. تشکیل فیلم اکسید سیلیکون به عنوان عایق بین لایه ای.به عنوان دستگاه های لایه نازک، فناوری PECVD نیز با موفقیت در ساخت ترانزیستورهای لایه نازک (TFT) برای نمایشگرهای LCD و غیره با استفاده از شیشه به عنوان بستر در روش ماتریس فعال استفاده شده است.با توسعه مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگتر و ادغام بالاتر و استفاده گسترده از دستگاه های نیمه هادی مرکب، PECVD باید در دمای پایین تر و فرآیندهای انرژی الکترون بالاتر انجام شود.برای برآورده ساختن این نیاز، فناوری‌هایی توسعه داده می‌شوند که می‌توانند لایه‌های مسطح بالاتر را در دماهای پایین‌تر سنتز کنند.فیلم‌های SiN و SiOx به طور گسترده با استفاده از پلاسما ECR و یک فناوری جدید رسوب‌دهی بخار شیمیایی پلاسما (PCVD) با پلاسمای مارپیچ مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و به سطح عملی در استفاده از فیلم‌های عایق بین لایه‌ای برای مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگتر و غیره رسیده‌اند.