Proprietățile plasmatice
Natura plasmei în depunerea de vapori chimică îmbunătățită cu plasmă este că se bazează pe energia cinetică a electronilor din plasmă pentru a activa reacțiile chimice în faza gazoasă.Deoarece plasma este o colecție de ioni, electroni, atomi neutri și molecule, este neutră din punct de vedere electric la nivel macroscopic.Într-o plasmă, o cantitate mare de energie este stocată în energia internă a plasmei.Plasma este inițial împărțită în plasmă fierbinte și plasmă rece.în sistemul PECVD este plasmă rece care se formează prin descărcarea gazelor la presiune joasă.Această plasmă produsă de o descărcare de presiune joasă sub câteva sute de Pa este o plasmă de gaz neechilibrat.
Natura acestei plasme este următoarea:
(1) Mișcarea termică neregulată a electronilor și ionilor depășește mișcarea lor direcționată.
(2) Procesul său de ionizare este cauzat în principal de ciocnirea electronilor rapizi cu moleculele de gaz.
(3) Energia termică medie a mișcării electronilor este cu 1 până la 2 ordine de mărime mai mare decât cea a particulelor grele, cum ar fi moleculele, atomii, ionii și radicalii liberi.
(4) Pierderea de energie după ciocnirea electronilor și a particulelor grele poate fi compensată din câmpul electric dintre ciocniri.
Este dificil să se caracterizeze o plasmă de neechilibru la temperatură joasă cu un număr mic de parametri, deoarece este o plasmă de neechilibru la temperatură joasă într-un sistem PECVD, unde temperatura electronilor Te nu este aceeași cu temperatura Tj a particulelor grele.În tehnologia PECVD, funcția principală a plasmei este de a produce ioni activi chimic și radicali liberi.Acești ioni și radicali liberi reacționează cu alți ioni, atomi și molecule în faza gazoasă sau provoacă leziuni ale rețelei și reacții chimice pe suprafața substratului, iar randamentul materialului activ este o funcție de densitatea electronilor, concentrația reactanților și coeficientul de randament.Cu alte cuvinte, randamentul materialului activ depinde de intensitatea câmpului electric, presiunea gazului și intervalul liber mediu al particulelor în momentul coliziunii.Pe măsură ce gazul reactant din plasmă se disociază din cauza ciocnirii electronilor de înaltă energie, bariera de activare a reacției chimice poate fi depășită și temperatura gazului reactant poate fi redusă.Principala diferență dintre PECVD și CVD convențional este că principiile termodinamice ale reacției chimice sunt diferite.Disocierea moleculelor de gaz din plasmă este neselectivă, astfel încât stratul de film depus de PECVD este complet diferit de CVD convențional.Compoziția de fază produsă de PECVD poate fi unică la non-echilibru, iar formarea sa nu mai este limitată de cinetica de echilibru.Cel mai tipic strat de film este starea amorfă.
Caracteristici PECVD
(1) Temperatura scăzută de depunere.
(2) Reduceți stresul intern cauzat de nepotrivirea coeficientului de dilatare liniară al membranei/materialului de bază.
(3) Rata de depunere este relativ mare, în special depunerea la temperatură scăzută, ceea ce este favorabil obținerii de filme amorfe și microcristaline.
Datorită procesului de temperatură scăzută al PECVD, daunele termice pot fi reduse, difuzia și reacția reciprocă între stratul de film și materialul substrat pot fi reduse, etc., astfel încât componentele electronice pot fi acoperite atât înainte de a fi realizate, cât și din cauza necesității. pentru reluare.Pentru fabricarea de circuite integrate la scară foarte mare (VLSI, ULSI), tehnologia PECVD este aplicată cu succes la formarea peliculei de nitrură de siliciu (SiN) ca peliculă de protecție finală după formarea cablajului electrodului de Al, precum și aplatizarea și formarea peliculei de oxid de siliciu ca izolație interstrat.Ca dispozitive cu peliculă subțire, tehnologia PECVD a fost aplicată cu succes și la fabricarea de tranzistori cu peliculă subțire (TFT) pentru afișaje LCD etc., folosind ca substrat sticla în metoda matricei active.Odată cu dezvoltarea circuitelor integrate la scară mai mare și o integrare mai mare și utilizarea pe scară largă a dispozitivelor semiconductoare compuse, este necesar ca PECVD să fie efectuat la procese de temperatură mai scăzută și energie electronică mai mare.Pentru a îndeplini această cerință, urmează să fie dezvoltate tehnologii care pot sintetiza pelicule cu planeitate mai mare la temperaturi mai scăzute.Filmele SiN și SiOx au fost studiate pe larg folosind plasmă ECR și o nouă tehnologie de depunere chimică a vaporilor cu plasmă (PCVD) cu o plasmă elicoidală și au atins un nivel practic în utilizarea foliilor de izolare interstrat pentru circuite integrate la scară mai mare etc.
Ora postării: 08-nov-2022