Propriedades do plasma
A natureza do plasma na deposição de vapor químico aprimorada por plasma é que ele depende da energia cinética dos elétrons no plasma para ativar as reações químicas na fase gasosa.Como o plasma é uma coleção de íons, elétrons, átomos e moléculas neutras, ele é eletricamente neutro no nível macroscópico.Em um plasma, uma grande quantidade de energia é armazenada na energia interna do plasma.O plasma é originalmente dividido em plasma quente e plasma frio.no sistema PECVD é plasma frio que é formado por descarga de gás de baixa pressão.Este plasma produzido por uma descarga de baixa pressão abaixo de algumas centenas de Pa é um plasma de gás fora do equilíbrio.
A natureza deste plasma é a seguinte:
(1) O movimento térmico irregular de elétrons e íons excede seu movimento direcionado.
(2) Seu processo de ionização é causado principalmente pela colisão de elétrons rápidos com moléculas de gás.
(3) A energia térmica média do movimento dos elétrons é 1 a 2 ordens de grandeza maior do que a das partículas pesadas, como moléculas, átomos, íons e radicais livres.
(4) A perda de energia após a colisão de elétrons e partículas pesadas pode ser compensada pelo campo elétrico entre as colisões.
É difícil caracterizar um plasma de baixa temperatura fora do equilíbrio com um pequeno número de parâmetros, porque é um plasma de baixa temperatura fora do equilíbrio em um sistema PECVD, onde a temperatura do elétron Te não é a mesma que a temperatura Tj das partículas pesadas.Na tecnologia PECVD, a função primária do plasma é produzir íons quimicamente ativos e radicais livres.Esses íons e radicais livres reagem com outros íons, átomos e moléculas na fase gasosa ou causam danos na rede e reações químicas na superfície do substrato, e o rendimento do material ativo é uma função da densidade de elétrons, concentração de reagente e coeficiente de rendimento.Em outras palavras, o rendimento do material ativo depende da intensidade do campo elétrico, da pressão do gás e do alcance livre médio das partículas no momento da colisão.Como o gás reagente no plasma se dissocia devido à colisão de elétrons de alta energia, a barreira de ativação da reação química pode ser superada e a temperatura do gás reagente pode ser reduzida.A principal diferença entre PECVD e CVD convencional é que os princípios termodinâmicos da reação química são diferentes.A dissociação das moléculas de gás no plasma não é seletiva, portanto a camada de filme depositada pelo PECVD é completamente diferente do CVD convencional.A composição de fase produzida por PECVD pode ser única fora do equilíbrio, e sua formação não é mais limitada pela cinética de equilíbrio.A camada de filme mais típica é o estado amorfo.
Recursos do PECVD
(1) Baixa temperatura de deposição.
(2) Reduzir o estresse interno causado pela incompatibilidade do coeficiente de expansão linear do material da membrana/base.
(3) A taxa de deposição é relativamente alta, especialmente deposição em baixa temperatura, o que é propício para a obtenção de filmes amorfos e microcristalinos.
Devido ao processo de baixa temperatura do PECVD, o dano térmico pode ser reduzido, a difusão mútua e a reação entre a camada de filme e o material do substrato podem ser reduzidas, etc., de modo que os componentes eletrônicos possam ser revestidos antes de serem fabricados ou devido à necessidade para retrabalho.Para a fabricação de circuitos integrados de escala ultralarga (VLSI, ULSI), a tecnologia PECVD é aplicada com sucesso na formação de filme de nitreto de silício (SiN) como filme protetor final após a formação da fiação do eletrodo de Al, bem como o achatamento e o formação de filme de óxido de silício como isolante intercamadas.Como dispositivos de película fina, a tecnologia PECVD também foi aplicada com sucesso na fabricação de transistores de película fina (TFTs) para monitores LCD, etc., usando vidro como substrato no método de matriz ativa.Com o desenvolvimento de circuitos integrados em maior escala e maior integração e o uso generalizado de dispositivos semicondutores compostos, o PECVD deve ser executado em processos de baixa temperatura e alta energia de elétrons.Para atender a esse requisito, tecnologias que possam sintetizar filmes de maior planicidade em temperaturas mais baixas devem ser desenvolvidas.Os filmes SiN e SiOx foram estudados extensivamente usando plasma ECR e uma nova tecnologia de deposição de vapor químico de plasma (PCVD) com um plasma helicoidal e atingiram um nível prático no uso de filmes isolantes intercamadas para circuitos integrados de maior escala, etc.
Horário de postagem: 08 de novembro de 2022