Plazmos savybės
Plazmos pobūdis plazmos sustiprinto cheminio garų nusodinimo metu yra ta, kad ji priklauso nuo plazmoje esančių elektronų kinetinės energijos, kad suaktyvintų chemines reakcijas dujų fazėje.Kadangi plazma yra jonų, elektronų, neutralių atomų ir molekulių rinkinys, ji yra elektriškai neutrali makroskopiniu lygmeniu.Plazmoje didelis energijos kiekis yra sukauptas plazmos vidinėje energijoje.Plazma iš pradžių skirstoma į karštą ir šaltą plazmą.PECVD sistemoje tai šalta plazma, kuri susidaro žemo slėgio dujų išlydžio metu.Ši plazma, susidaranti esant žemo slėgio išlydžiui žemiau kelių šimtų Pa, yra nepusiausvyros dujų plazma.
Šios plazmos prigimtis yra tokia:
(1) Netaisyklingas šiluminis elektronų ir jonų judėjimas viršija jų nukreiptą judėjimą.
(2) Jo jonizacijos procesą daugiausia sukelia greitų elektronų susidūrimas su dujų molekulėmis.
(3) Vidutinė elektronų šiluminio judėjimo energija yra 1–2 eilėmis didesnė nei sunkiųjų dalelių, tokių kaip molekulės, atomai, jonai ir laisvieji radikalai.
(4) Energijos nuostolius po elektronų ir sunkiųjų dalelių susidūrimo galima kompensuoti naudojant elektrinį lauką tarp susidūrimų.
Sunku apibūdinti žemos temperatūros nesubalansuotą plazmą su nedideliu parametrų skaičiumi, nes tai žemos temperatūros nepusiausvyra plazma PECVD sistemoje, kur elektronų temperatūra Te nėra tokia pati kaip sunkiųjų dalelių temperatūra Tj.PECVD technologijoje pagrindinė plazmos funkcija yra gaminti chemiškai aktyvius jonus ir laisvuosius radikalus.Šie jonai ir laisvieji radikalai reaguoja su kitais jonais, atomais ir molekulėmis dujinėje fazėje arba sukelia gardelės pažeidimus ir chemines reakcijas substrato paviršiuje, o aktyviosios medžiagos išeiga priklauso nuo elektronų tankio, reagento koncentracijos ir išeigos koeficiento.Kitaip tariant, aktyviosios medžiagos išeiga priklauso nuo elektrinio lauko stiprio, dujų slėgio ir vidutinio laisvo dalelių nuotolio susidūrimo metu.Kadangi reaguojančios dujos plazmoje dėl didelės energijos elektronų susidūrimo disocijuoja, galima įveikti cheminės reakcijos aktyvacijos barjerą ir sumažinti reaguojančių dujų temperatūrą.Pagrindinis skirtumas tarp PECVD ir įprasto CVD yra tas, kad cheminės reakcijos termodinaminiai principai skiriasi.Dujų molekulių disociacija plazmoje yra neselektyvi, todėl PECVD nusodintas plėvelės sluoksnis visiškai skiriasi nuo įprasto CVD.PECVD sukurta fazinė kompozicija gali būti nepusiausvyrinė, o jos formavimosi neberiboja pusiausvyros kinetika.Tipiškiausias plėvelės sluoksnis yra amorfinė būsena.
PECVD funkcijos
(1) Žema nusodinimo temperatūra.
(2) Sumažinkite vidinį įtempį, kurį sukelia membranos/pagrindinės medžiagos tiesinio plėtimosi koeficiento neatitikimas.
(3) Nusėdimo greitis yra gana didelis, ypač žemos temperatūros nusodinimas, kuris yra palankus amorfinėms ir mikrokristalinėms plėvelėms gauti.
Dėl žemos temperatūros PECVD proceso galima sumažinti šiluminę žalą, sumažinti abipusę difuziją ir reakciją tarp plėvelės sluoksnio ir pagrindo medžiagos ir pan., todėl elektroninius komponentus galima padengti tiek prieš juos gaminant, tiek dėl poreikio. perdarymui.Gaminant itin didelio masto integrinius grandynus (VLSI, ULSI), PECVD technologija sėkmingai taikoma formuojant silicio nitrido plėvelę (SiN), kaip galutinę apsauginę plėvelę suformavus Al elektrodų laidus, taip pat išlyginant ir silicio oksido plėvelės, kaip tarpsluoksnės izoliacijos, susidarymas.Kaip plonasluoksniai įrenginiai, PECVD technologija taip pat buvo sėkmingai pritaikyta gaminant plonasluoksnius tranzistorius (TFT) skystųjų kristalų ekranams ir kt., naudojant stiklą kaip substratą aktyviosios matricos metodu.Plėtojant integrinius grandynus iki didesnio masto ir didesnės integracijos bei plačiai naudojant sudėtinius puslaidininkinius įtaisus, PECVD reikia atlikti žemesnės temperatūros ir didesnės elektronų energijos procesuose.Siekiant patenkinti šį reikalavimą, turi būti sukurtos technologijos, galinčios susintetinti didesnio lygumo plėveles žemesnėje temperatūroje.SiN ir SiOx plėvelės buvo plačiai ištirtos naudojant ECR plazmą ir naują plazmos cheminio garų nusodinimo (PCVD) technologiją su spiraline plazma ir pasiekė praktinį tarpsluoksnių izoliacinių plėvelių naudojimo didesnio masto integriniams grandynams ir kt.
Paskelbimo laikas: 2022-11-08