플라즈마 강화 화학 기상 증착

플라즈마 속성
플라즈마 강화 화학 기상 증착에서 플라즈마의 특성은 가스 상태에서 화학 반응을 활성화하기 위해 플라즈마 전자의 운동 에너지에 의존한다는 것입니다.플라즈마는 이온, 전자, 중성 원자 및 분자의 집합체이므로 거시적 수준에서 전기적으로 중성입니다.플라즈마에서는 많은 양의 에너지가 플라즈마 내부 에너지에 저장됩니다.플라즈마는 원래 고온 플라즈마와 저온 플라즈마로 나뉩니다.PECVD 시스템에서는 저압 가스 방전에 의해 형성되는 저온 플라즈마입니다.수백 Pa 이하의 저압 방전에 의해 생성된 이 플라즈마는 비평형 가스 플라즈마입니다.
이 플라즈마의 성질은 다음과 같습니다.
(1) 전자와 이온의 불규칙한 열 운동이 방향 운동을 초과합니다.
(2) 이온화 과정은 주로 빠른 전자와 가스 분자의 충돌에 의해 발생합니다.
(3) 전자의 평균 열 운동 에너지는 분자, 원자, 이온 및 자유 라디칼과 같은 무거운 입자보다 1~2배 더 높습니다.
(4) 전자와 무거운 입자의 충돌 후 에너지 손실은 충돌 사이의 전기장으로 보상할 수 있습니다.
전자 온도 Te가 무거운 입자의 온도 Tj와 같지 않은 PECVD 시스템에서 저온 비평형 플라즈마이기 때문에 적은 수의 매개변수로 저온 비평형 플라즈마를 특성화하기 어렵습니다.PECVD 기술에서 플라즈마의 주요 기능은 화학적 활성 이온과 자유 라디칼을 생성하는 것입니다.이러한 이온 및 자유 라디칼은 기체 상태의 다른 이온, 원자 및 분자와 반응하거나 기판 표면에서 격자 손상 및 화학 반응을 일으키며 활물질의 수율은 전자 밀도, 반응물 농도 및 수율 계수의 함수입니다.즉, 활물질의 수율은 전계 강도, 가스 압력 및 충돌 시 입자의 평균 자유 범위에 따라 달라집니다.고에너지 전자의 충돌로 인해 플라즈마 내의 반응 가스가 해리되면서 화학 반응의 활성화 장벽을 극복하고 반응 가스의 온도를 낮출 수 있습니다.PECVD와 기존 CVD의 주요 차이점은 화학 반응의 열역학적 원리가 다르다는 것입니다.플라즈마에서 가스 분자의 해리는 비선택적이므로 PECVD에 의해 증착된 필름층은 기존의 CVD와 완전히 다릅니다.PECVD에 의해 생성된 상 조성은 고유한 비평형일 수 있으며 그 형성은 더 이상 평형 동역학에 의해 제한되지 않습니다.가장 일반적인 필름층은 비정질 상태입니다.

PECVD 기능
(1) 낮은 증착 온도.
(2) 멤브레인/기재의 선팽창 계수 불일치로 인한 내부 응력을 줄입니다.
(3) 증착 속도는 상대적으로 높으며, 특히 저온 증착으로 비정질 및 미세 결정질 필름을 얻는 데 도움이 됩니다.

PECVD의 저온 공정으로 인해 Thermal Damage 감소, 필름층과 기판 재료 간의 상호 확산 및 반응 감소 등 전자 부품을 제조 전 또는 필요에 따라 코팅할 수 있습니다. 재 작업을 위해.초대형 집적회로(VLSI, ULSI) 제조를 위해 PECVD 기술은 Al 전극 배선 형성 후 최종 보호막인 실리콘 질화막(SiN) 형성과 평탄화 및 층간 절연으로서 실리콘 산화막의 형성.박막 소자로서 PECVD 기술은 능동 매트릭스 방식의 기판으로 유리를 사용하는 LCD 디스플레이 등의 박막 트랜지스터(TFT) 제조에도 성공적으로 적용되었습니다.집적 회로가 더 큰 규모로 더 많이 집적화되고 화합물 반도체 소자가 널리 사용됨에 따라 PECVD는 더 낮은 온도와 더 높은 전자 에너지 공정에서 수행되어야 합니다.이를 위해 보다 낮은 온도에서 고평탄도의 필름을 합성할 수 있는 기술이 개발되어야 합니다.SiN 및 SiOx 막은 ECR 플라즈마와 헬리컬 플라즈마를 이용한 새로운 플라즈마 화학 기상 증착(PCVD) 기술을 사용하여 광범위하게 연구되었으며, 대규모 집적 회로 등에 층간 절연막을 사용하는 데 실용적인 수준에 도달했습니다.