პლაზმური გაძლიერებული ქიმიური ორთქლის დეპონირება

პლაზმური თვისებები
პლაზმის ბუნება პლაზმის გაძლიერებული ქიმიური ორთქლის დეპონირებისას არის ის, რომ იგი ეყრდნობა პლაზმაში ელექტრონების კინეტიკურ ენერგიას გაზის ფაზაში ქიმიური რეაქციების გასააქტიურებლად.ვინაიდან პლაზმა არის იონების, ელექტრონების, ნეიტრალური ატომებისა და მოლეკულების ერთობლიობა, ის ელექტრული ნეიტრალურია მაკროსკოპულ დონეზე.პლაზმაში დიდი რაოდენობით ენერგია ინახება პლაზმის შიდა ენერგიაში.პლაზმა თავდაპირველად იყოფა ცხელ და ცივ პლაზმად.PECVD სისტემაში ეს არის ცივი პლაზმა, რომელიც წარმოიქმნება დაბალი წნევის გაზის გამონადენით.ეს პლაზმა, რომელიც წარმოიქმნება დაბალი წნევის გამონადენით რამდენიმე ასეულ პა-ზე დაბლა, არის არაბალანსირებული გაზის პლაზმა.
ამ პლაზმის ბუნება შემდეგია:
(1) ელექტრონების და იონების არარეგულარული თერმული მოძრაობა აღემატება მათ მიმართულ მოძრაობას.
(2) მისი იონიზაციის პროცესი ძირითადად გამოწვეულია სწრაფი ელექტრონების გაზის მოლეკულებთან შეჯახებით.
(3) ელექტრონების საშუალო თერმული მოძრაობის ენერგია 1-დან 2 ბრძანებით აღემატება მძიმე ნაწილაკებს, როგორიცაა მოლეკულები, ატომები, იონები და თავისუფალი რადიკალები.
(4) ელექტრონებისა და მძიმე ნაწილაკების შეჯახების შემდეგ ენერგიის დანაკარგი შეიძლება ანაზღაურდეს შეჯახებებს შორის ელექტრული ველიდან.
ძნელია დაბალი ტემპერატურის არათანაბარი პლაზმის დახასიათება მცირე რაოდენობის პარამეტრებით, რადგან ეს არის დაბალი ტემპერატურის არათანაბარი პლაზმა PECVD სისტემაში, სადაც ელექტრონის ტემპერატურა Te არ არის იგივე, რაც მძიმე ნაწილაკების ტემპერატურა Tj.PECVD ტექნოლოგიაში, პლაზმის ძირითადი ფუნქციაა ქიმიურად აქტიური იონების და თავისუფალი რადიკალების წარმოება.ეს იონები და თავისუფალი რადიკალები რეაგირებენ სხვა იონებთან, ატომებთან და მოლეკულებთან გაზის ფაზაში ან იწვევენ ბადის დაზიანებას და ქიმიურ რეაქციებს სუბსტრატის ზედაპირზე, ხოლო აქტიური მასალის გამოსავლიანობა არის ელექტრონის სიმკვრივის, რეაქტიული ნივთიერების კონცენტრაციისა და გამოსავლიანობის კოეფიციენტის ფუნქცია.სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აქტიური მასალის გამოსავლიანობა დამოკიდებულია ელექტრული ველის სიძლიერეზე, გაზის წნევაზე და ნაწილაკების საშუალო თავისუფალ დიაპაზონზე შეჯახების დროს.რამდენადაც რეაქტიული გაზი პლაზმაში იშლება მაღალი ენერგიის ელექტრონების შეჯახების გამო, ქიმიური რეაქციის აქტივაციის ბარიერი შეიძლება გადალახოს და რეაქტიული გაზის ტემპერატურა შემცირდეს.მთავარი განსხვავება PECVD-სა და ჩვეულებრივ CVD-ს შორის არის ის, რომ ქიმიური რეაქციის თერმოდინამიკური პრინციპები განსხვავებულია.პლაზმაში გაზის მოლეკულების დისოციაცია არასელექტიურია, ამიტომ PECVD-ით დეპონირებული ფირის ფენა სრულიად განსხვავდება ჩვეულებრივი CVD-ისგან.PECVD-ის მიერ წარმოებული ფაზური შემადგენლობა შეიძლება იყოს არა წონასწორობის უნიკალური და მისი ფორმირება აღარ შემოიფარგლება წონასწორული კინეტიკით.ფირის ყველაზე ტიპიური ფენა ამორფული მდგომარეობაა.

PECVD მახასიათებლები
(1) დაბალი დეპონირების ტემპერატურა.
(2) მემბრანის/ფუძის მასალის ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტის შეუსაბამობით გამოწვეული შიდა სტრესის შემცირება.
(3) დეპონირების სიჩქარე შედარებით მაღალია, განსაკუთრებით დაბალი ტემპერატურის დეპონირება, რაც ხელს უწყობს ამორფული და მიკროკრისტალური ფილმების მიღებას.

PECVD დაბალი ტემპერატურის პროცესის გამო, თერმული დაზიანება შეიძლება შემცირდეს, ორმხრივი დიფუზია და რეაქცია ფირის ფენასა და სუბსტრატის მასალას შორის შეიძლება შემცირდეს და ა.შ. გადამუშავებისთვის.ულტრამასშტაბიანი ინტეგრირებული სქემების (VLSI, ULSI) წარმოებისთვის, PECVD ტექნოლოგია წარმატებით გამოიყენება სილიციუმის ნიტრიდის ფირის (SiN) ფორმირებისთვის, როგორც საბოლოო დამცავი ფილმი Al ელექტროდის გაყვანილობის ფორმირების შემდეგ, ასევე გაბრტყელებისა და სილიციუმის ოქსიდის ფირის ფორმირება, როგორც შუალედური იზოლაცია.როგორც თხელი ფენის მოწყობილობები, PECVD ტექნოლოგია ასევე წარმატებით იქნა გამოყენებული LCD დისპლეებისთვის თხელი ფენიანი ტრანზისტორების (TFT) წარმოებაში, აქტიური მატრიცის მეთოდის სუბსტრატად შუშის გამოყენებით.ინტეგრირებული სქემების უფრო ფართომასშტაბიანი და უფრო მაღალი ინტეგრაციის განვითარებით და რთული ნახევარგამტარული მოწყობილობების ფართოდ გამოყენებით, PECVD საჭიროა შესრულდეს დაბალ ტემპერატურაზე და ელექტრონის ენერგიის მაღალ პროცესებზე.ამ მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად უნდა განვითარდეს ტექნოლოგიები, რომლებსაც შეუძლიათ უფრო მაღალი სიბრტყის ფირის სინთეზირება დაბალ ტემპერატურაზე.SiN და SiOx ფილმები ფართოდ იქნა შესწავლილი ECR პლაზმის გამოყენებით და პლაზმური ქიმიური ორთქლის დეპონირების ახალი ტექნოლოგიით (PCVD) ხვეული პლაზმით და მიაღწიეს პრაქტიკულ დონეს უფრო დიდი მასშტაბის ინტეგრირებული სქემებისთვის შუალედური საიზოლაციო ფილმების გამოყენებაში და ა.შ.