Propiedades do plasma
A natureza do plasma na deposición química de vapor potenciada por plasma é que depende da enerxía cinética dos electróns do plasma para activar as reaccións químicas na fase gaseosa.Dado que o plasma é unha colección de ións, electróns, átomos neutros e moléculas, é eléctricamente neutro a nivel macroscópico.Nun plasma, unha gran cantidade de enerxía almacénase na enerxía interna do plasma.O plasma divídese orixinalmente en plasma quente e plasma frío.no sistema PECVD é plasma frío que está formado por descarga de gas a baixa presión.Este plasma producido por unha descarga a baixa presión por debaixo duns poucos centos de Pa é un plasma de gas non equilibrado.
A natureza deste plasma é a seguinte:
(1) O movemento térmico irregular de electróns e ións supera o seu movemento dirixido.
(2) O seu proceso de ionización é causado principalmente pola colisión de electróns rápidos con moléculas de gas.
(3) A enerxía de movemento térmica media dos electróns é de 1 a 2 ordes de magnitude superior á das partículas pesadas, como moléculas, átomos, ións e radicais libres.
(4) A perda de enerxía despois da colisión de electróns e partículas pesadas pódese compensar a partir do campo eléctrico entre colisións.
É difícil caracterizar un plasma sen equilibrio a baixa temperatura cun pequeno número de parámetros, porque é un plasma non en equilibrio a baixa temperatura nun sistema PECVD, onde a temperatura dos electróns Te non é a mesma que a temperatura Tj das partículas pesadas.Na tecnoloxía PECVD, a función principal do plasma é producir ións químicamente activos e radicais libres.Estes ións e radicais libres reaccionan con outros ións, átomos e moléculas na fase gaseosa ou causan danos na rede e reaccións químicas na superficie do substrato, e o rendemento de material activo está en función da densidade electrónica, a concentración de reactivos e o coeficiente de rendemento.Noutras palabras, o rendemento de material activo depende da intensidade do campo eléctrico, da presión do gas e do rango libre medio das partículas no momento da colisión.A medida que o gas reactivo do plasma se disocia debido á colisión de electróns de alta enerxía, pódese superar a barreira de activación da reacción química e reducir a temperatura do gas reactivo.A principal diferenza entre o PECVD e o CVD convencional é que os principios termodinámicos da reacción química son diferentes.A disociación das moléculas de gas no plasma non é selectiva, polo que a capa de película depositada polo PECVD é completamente diferente da CVD convencional.A composición de fase producida polo PECVD pode ser única sen equilibrio, e a súa formación xa non está limitada pola cinética de equilibrio.A capa de película máis típica é o estado amorfo.
Características PECVD
(1) Baixa temperatura de deposición.
(2) Reducir a tensión interna causada pola falta de coincidencia do coeficiente de expansión lineal da membrana/material base.
(3) A taxa de deposición é relativamente alta, especialmente a deposición a baixa temperatura, o que favorece a obtención de películas amorfas e microcristalinas.
Debido ao proceso de baixa temperatura do PECVD, pódese reducir o dano térmico, reducir a difusión mutua e a reacción entre a capa de película e o material do substrato, etc., de xeito que os compoñentes electrónicos poden recubrirse tanto antes de fabricarse como debido á necesidade. para reelaborar.Para a fabricación de circuítos integrados a ultragrande escala (VLSI, ULSI), a tecnoloxía PECVD aplícase con éxito á formación de película de nitruro de silicio (SiN) como película protectora final despois da formación do cableado de electrodos de Al, así como o aplanamento e o formación de película de óxido de silicio como illamento entre capas.Como dispositivos de película fina, a tecnoloxía PECVD tamén se aplicou con éxito á fabricación de transistores de película fina (TFT) para pantallas LCD, etc., utilizando vidro como substrato no método da matriz activa.Co desenvolvemento de circuítos integrados a maior escala e maior integración e o uso ampla de dispositivos semicondutores compostos, o PECVD é necesario que se realice a menor temperatura e procesos de maior enerxía de electróns.Para cumprir este requisito, deben desenvolverse tecnoloxías que poidan sintetizar películas de maior planitude a temperaturas máis baixas.As películas de SiN e SiOx foron estudadas amplamente utilizando plasma ECR e unha nova tecnoloxía de deposición química de vapor (PCVD) por plasma cun plasma helicoidal, e acadaron un nivel práctico no uso de películas illantes entre capas para circuítos integrados de maior escala, etc.
Hora de publicación: 08-nov-2022