פלזמה מוגברת בתצהיר אדים כימיים

תכונות פלזמה
טבעה של פלזמה בתצהיר אדים כימי משופר בפלזמה הוא שהיא מסתמכת על האנרגיה הקינטית של האלקטרונים בפלזמה כדי להפעיל את התגובות הכימיות בשלב הגז.מכיוון שפלזמה היא אוסף של יונים, אלקטרונים, אטומים ניטרליים ומולקולות, היא ניטרלית מבחינה חשמלית ברמה המקרוסקופית.בפלזמה, כמות גדולה של אנרגיה מאוחסנת באנרגיה הפנימית של הפלזמה.פלזמה מחולקת במקור לפלזמה חמה ופלזמה קרה.במערכת PECVD זוהי פלזמה קרה שנוצרת על ידי פריקת גז בלחץ נמוך.פלזמה זו המופקת על ידי פריקה בלחץ נמוך מתחת לכמה מאות Pa היא פלזמת גז שאינה בשיווי משקל.
הטבע של פלזמה זו הוא כדלקמן:
(1) תנועה תרמית לא סדירה של אלקטרונים ויונים חורגת מהתנועה המכוונת שלהם.
(2) תהליך היינון שלו נגרם בעיקר מהתנגשות של אלקטרונים מהירים עם מולקולות גז.
(3) אנרגיית התנועה התרמית הממוצעת של אלקטרונים גבוהה ב-1 עד 2 סדרי גודל מזו של חלקיקים כבדים, כגון מולקולות, אטומים, יונים ורדיקלים חופשיים.
(4) ניתן לפצות את אובדן האנרגיה לאחר התנגשות אלקטרונים וחלקיקים כבדים מהשדה החשמלי בין התנגשויות.
קשה לאפיין פלזמה חסרת שיווי משקל בטמפרטורה נמוכה עם מספר קטן של פרמטרים, מכיוון שהיא פלזמה לא שיווי משקל בטמפרטורה נמוכה במערכת PECVD, שבה טמפרטורת האלקטרון Te אינה זהה לטמפרטורת Tj של החלקיקים הכבדים.בטכנולוגיית PECVD, תפקידה העיקרי של הפלזמה הוא לייצר יונים פעילים מבחינה כימית ורדיקלים חופשיים.יונים ורדיקלים חופשיים אלה מגיבים עם יונים, אטומים ומולקולות אחרים בשלב הגז או גורמים נזק לסריג ותגובות כימיות על פני המצע, והתפוקה של החומר הפעיל היא פונקציה של צפיפות האלקטרונים, ריכוז המגיבים ומקדם התפוקה.במילים אחרות, התפוקה של החומר הפעיל תלויה בחוזק השדה החשמלי, בלחץ הגז ובטווח החופשי הממוצע של החלקיקים בזמן ההתנגשות.כאשר הגז המגיב בפלזמה מתנתק עקב התנגשות של אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה, ניתן להתגבר על מחסום ההפעלה של התגובה הכימית ולהפחית את הטמפרטורה של הגז המגיב.ההבדל העיקרי בין PECVD ל-CVD קונבנציונלי הוא שהעקרונות התרמודינמיים של התגובה הכימית שונים.ההתנתקות של מולקולות הגז בפלזמה אינה סלקטיבית, ולכן שכבת הסרט המופקדת על ידי PECVD שונה לחלוטין מה-CVD הרגיל.הרכב הפאזה המיוצר על ידי PECVD עשוי להיות ייחודי ללא שיווי משקל, והיווצרותו אינה מוגבלת עוד על ידי קינטיקה של שיווי המשקל.שכבת הסרט האופיינית ביותר היא מצב אמורפי.

תכונות PECVD
(1) טמפרטורת השקיעה נמוכה.
(2) הפחת את הלחץ הפנימי הנגרם מחוסר התאמה של מקדם ההתפשטות הליניארי של הממברנה/חומר הבסיס.
(3) קצב התצהיר גבוה יחסית, במיוחד שקיעה בטמפרטורה נמוכה, דבר המסייע להשגת סרטים אמורפיים ומיקרו-גבישיים.

בשל תהליך הטמפרטורה הנמוכה של PECVD, ניתן להפחית את הנזק התרמי, להפחית דיפוזיה ותגובה הדדית בין שכבת הסרט לחומר המצע וכו', כך שניתן יהיה לצפות רכיבים אלקטרוניים הן לפני יצירתם והן בשל הצורך לעבודה מחדש.לייצור מעגלים משולבים בקנה מידה גדול במיוחד (VLSI, ULSI), טכנולוגיית PECVD מיושמת בהצלחה ליצירת סרט סיליקון ניטריד (SiN) כסרט ההגנה הסופי לאחר היווצרות חיווט אלקטרודות Al, כמו גם השטחה והשטחה. היווצרות סרט תחמוצת סיליקון כבידוד בין-שכבתי.כמכשירי סרט דק, טכנולוגיית PECVD יושמה בהצלחה גם לייצור טרנזיסטורים עם סרט דק (TFT) עבור צגי LCD וכו', תוך שימוש בזכוכית כמצע בשיטת המטריצה ​​האקטיבית.עם הפיתוח של מעגלים משולבים לקנה מידה גדול יותר ואינטגרציה גבוהה יותר והשימוש הנרחב בהתקני מוליכים למחצה מורכבים, PECVD נדרש להתבצע בטמפרטורה נמוכה יותר ובתהליכי אנרגיית אלקטרונים גבוהים יותר.כדי לעמוד בדרישה זו, יש לפתח טכנולוגיות שיכולות לסנתז סרטים שטוחים יותר בטמפרטורות נמוכות יותר.סרטי SiN ו-SiOx נחקרו בהרחבה באמצעות פלזמה ECR וטכנולוגיית פלזמה כימית כימית (PCVD) חדשה עם פלזמה סלילנית, והגיעו לרמה מעשית בשימוש בסרטי בידוד בין-שכבתיים למעגלים משולבים בקנה מידה גדול יותר, וכו'.