Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma

Propriétés du plasma
La nature du plasma dans le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma est qu'il repose sur l'énergie cinétique des électrons dans le plasma pour activer les réactions chimiques en phase gazeuse.Le plasma étant un ensemble d'ions, d'électrons, d'atomes neutres et de molécules, il est électriquement neutre au niveau macroscopique.Dans un plasma, une grande quantité d'énergie est stockée dans l'énergie interne du plasma.Le plasma est à l'origine divisé en plasma chaud et plasma froid.dans le système PECVD, c'est un plasma froid qui est formé par une décharge de gaz à basse pression.Ce plasma produit par une décharge à basse pression inférieure à quelques centaines de Pa est un plasma de gaz hors d'équilibre.
La nature de ce plasma est la suivante :
(1) Le mouvement thermique irrégulier des électrons et des ions dépasse leur mouvement dirigé.
(2) Son processus d'ionisation est principalement causé par la collision d'électrons rapides avec des molécules de gaz.
(3) L'énergie thermique moyenne du mouvement des électrons est supérieure de 1 à 2 ordres de grandeur à celle des particules lourdes, telles que les molécules, les atomes, les ions et les radicaux libres.
(4) La perte d'énergie après la collision des électrons et des particules lourdes peut être compensée par le champ électrique entre les collisions.
Il est difficile de caractériser un plasma hors d'équilibre à basse température avec un petit nombre de paramètres, car il s'agit d'un plasma hors d'équilibre à basse température dans un système PECVD, où la température électronique Te n'est pas la même que la température Tj des particules lourdes.Dans la technologie PECVD, la fonction principale du plasma est de produire des ions et des radicaux libres chimiquement actifs.Ces ions et radicaux libres réagissent avec d'autres ions, atomes et molécules en phase gazeuse ou provoquent des dommages au réseau et des réactions chimiques à la surface du substrat, et le rendement en matière active est fonction de la densité électronique, de la concentration des réactifs et du coefficient de rendement.En d'autres termes, le rendement en matière active dépend de l'intensité du champ électrique, de la pression du gaz et de la distance libre moyenne des particules au moment de la collision.Comme le gaz réactif dans le plasma se dissocie en raison de la collision d'électrons à haute énergie, la barrière d'activation de la réaction chimique peut être surmontée et la température du gaz réactif peut être réduite.La principale différence entre le PECVD et le CVD conventionnel est que les principes thermodynamiques de la réaction chimique sont différents.La dissociation des molécules de gaz dans le plasma n'est pas sélective, de sorte que la couche de film déposée par PECVD est complètement différente du CVD conventionnel.La composition de phase produite par PECVD peut être unique hors d'équilibre, et sa formation n'est plus limitée par la cinétique d'équilibre.La couche de film la plus typique est à l'état amorphe.

Caractéristiques PECVD
(1) Température de dépôt basse.
(2) Réduire la contrainte interne causée par la non-concordance du coefficient de dilatation linéaire de la membrane/du matériau de base.
(3) La vitesse de dépôt est relativement élevée, en particulier le dépôt à basse température, ce qui est propice à l'obtention de films amorphes et microcristallins.

En raison du processus à basse température de PECVD, les dommages thermiques peuvent être réduits, la diffusion mutuelle et la réaction entre la couche de film et le matériau du substrat peuvent être réduites, etc., de sorte que les composants électroniques peuvent être revêtus à la fois avant leur fabrication ou en raison du besoin pour le retravail.Pour la fabrication de circuits intégrés à très grande échelle (VLSI, ULSI), la technologie PECVD est appliquée avec succès à la formation d'un film de nitrure de silicium (SiN) en tant que film protecteur final après la formation du câblage d'électrode Al, ainsi qu'à l'aplatissement et à la formation d'un film d'oxyde de silicium comme isolant intercalaire.En tant que dispositifs à couches minces, la technologie PECVD a également été appliquée avec succès à la fabrication de transistors à couches minces (TFT) pour les écrans LCD, etc., en utilisant du verre comme substrat dans la méthode à matrice active.Avec le développement de circuits intégrés à plus grande échelle et une intégration plus élevée et l'utilisation largement répandue de dispositifs à semi-conducteurs composés, la PECVD doit être réalisée à des processus à plus basse température et à plus haute énergie électronique.Pour répondre à cette exigence, des technologies capables de synthétiser des films de planéité plus élevée à des températures plus basses doivent être développées.Les films SiN et SiOx ont été largement étudiés à l'aide du plasma ECR et d'une nouvelle technologie de dépôt chimique en phase vapeur (PCVD) plasma avec un plasma hélicoïdal, et ont atteint un niveau pratique dans l'utilisation de films d'isolation intercouches pour les circuits intégrés à plus grande échelle, etc.