Plasma eigenschappen
De aard van plasma bij door plasma versterkte chemische dampafzetting is dat het afhankelijk is van de kinetische energie van de elektronen in het plasma om de chemische reacties in de gasfase te activeren.Omdat plasma een verzameling ionen, elektronen, neutrale atomen en moleculen is, is het elektrisch neutraal op macroscopisch niveau.In een plasma wordt een grote hoeveelheid energie opgeslagen in de interne energie van het plasma.Plasma wordt oorspronkelijk verdeeld in heet plasma en koud plasma.in het PECVD-systeem is het koud plasma dat wordt gevormd door gasontlading onder lage druk.Dit plasma geproduceerd door een lagedrukontlading onder een paar honderd Pa is een niet-evenwichtsgasplasma.
De aard van dit plasma is als volgt:
(1) Onregelmatige thermische beweging van elektronen en ionen overschrijdt hun gerichte beweging.
(2) Het ionisatieproces wordt voornamelijk veroorzaakt door de botsing van snelle elektronen met gasmoleculen.
(3) De gemiddelde thermische bewegingsenergie van elektronen is 1 tot 2 ordes van grootte hoger dan die van zware deeltjes, zoals moleculen, atomen, ionen en vrije radicalen.
(4) Het energieverlies na de botsing van elektronen en zware deeltjes kan worden gecompenseerd uit het elektrische veld tussen botsingen.
Het is moeilijk om een niet-evenwichtsplasma bij lage temperatuur te karakteriseren met een klein aantal parameters, omdat het een niet-evenwichtsplasma bij lage temperatuur is in een PECVD-systeem, waar de elektronentemperatuur Te niet hetzelfde is als de temperatuur Tj van de zware deeltjes.In de PECVD-technologie is de primaire functie van het plasma het produceren van chemisch actieve ionen en vrije radicalen.Deze ionen en vrije radicalen reageren met andere ionen, atomen en moleculen in de gasfase of veroorzaken roosterschade en chemische reacties op het substraatoppervlak, en de opbrengst aan actief materiaal is een functie van elektronendichtheid, reactantconcentratie en opbrengstcoëfficiënt.Met andere woorden, de opbrengst aan actief materiaal hangt af van de elektrische veldsterkte, de gasdruk en de gemiddelde vrije ruimte van de deeltjes op het moment van de botsing.Aangezien het reactiegas in het plasma dissocieert als gevolg van de botsing van hoogenergetische elektronen, kan de activeringsbarrière van de chemische reactie worden overwonnen en kan de temperatuur van het reactiegas worden verlaagd.Het belangrijkste verschil tussen PECVD en conventionele CVD is dat de thermodynamische principes van de chemische reactie verschillen.De dissociatie van gasmoleculen in het plasma is niet-selectief, dus de filmlaag die door PECVD wordt afgezet, verschilt volledig van conventionele CVD.De door PECVD geproduceerde fasesamenstelling kan uniek zijn voor niet-evenwicht en de vorming ervan wordt niet langer beperkt door de evenwichtskinetiek.De meest typische filmlaag is amorf.
PECVD-functies
(1) Lage afzettingstemperatuur.
(2) Verminder de interne spanning veroorzaakt door de mismatch van de lineaire uitzettingscoëfficiënt van het membraan/basismateriaal.
(3) De afzettingssnelheid is relatief hoog, met name de afzetting bij lage temperatuur, wat bevorderlijk is voor het verkrijgen van amorfe en microkristallijne films.
Door het lage temperatuurproces van PECVD kan thermische schade worden verminderd, wederzijdse diffusie en reactie tussen de filmlaag en het substraatmateriaal worden verminderd, enz., zodat elektronische componenten kunnen worden gecoat, zowel voordat ze worden gemaakt als vanwege de noodzaak voor nabewerking.Voor de fabricage van geïntegreerde schakelingen op ultragrote schaal (VLSI, ULSI) wordt PECVD-technologie met succes toegepast op de vorming van siliciumnitridefilm (SiN) als de uiteindelijke beschermende film na de vorming van Al-elektrodebedrading, evenals op het afvlakken en de vorming van siliciumoxidefilm als tussenlaagisolatie.Als dunnefilmapparaten is PECVD-technologie ook met succes toegepast bij de vervaardiging van dunnefilmtransistors (TFT's) voor LCD-schermen, enz., waarbij glas als substraat wordt gebruikt in de actieve matrixmethode.Met de ontwikkeling van geïntegreerde schakelingen naar grotere schaal en hogere integratie en het wijdverbreide gebruik van samengestelde halfgeleiderapparaten, moet PECVD worden uitgevoerd bij processen met een lagere temperatuur en hogere elektronenenergie.Om aan deze eis te voldoen, moeten technologieën worden ontwikkeld die films met een hogere vlakheid bij lagere temperaturen kunnen synthetiseren.De SiN- en SiOx-films zijn uitgebreid bestudeerd met behulp van ECR-plasma en een nieuwe plasma-chemical vapour deposition (PCVD) -technologie met een spiraalvormig plasma, en hebben een praktisch niveau bereikt bij het gebruik van tussenlaagse isolatiefilms voor geïntegreerde schakelingen op grotere schaal, enz.
Posttijd: 08-nov-2022