Vlastnosti plazmy
Povaha plazmy pri chemickej depozícii pár s podporou plazmy spočíva v tom, že sa spolieha na kinetickú energiu elektrónov v plazme na aktiváciu chemických reakcií v plynnej fáze.Keďže plazma je súbor iónov, elektrónov, neutrálnych atómov a molekúl, je na makroskopickej úrovni elektricky neutrálna.V plazme je veľké množstvo energie uložené vo vnútornej energii plazmy.Plazma sa pôvodne delí na horúcu plazmu a studenú plazmu.v systéme PECVD je to studená plazma, ktorá vzniká nízkotlakovým výbojom plynu.Táto plazma produkovaná nízkotlakovým výbojom pod niekoľko stoviek Pa je nerovnovážna plynná plazma.
Povaha tejto plazmy je nasledovná:
(1) Nepravidelný tepelný pohyb elektrónov a iónov prevyšuje ich usmernený pohyb.
(2) Jeho ionizačný proces je spôsobený najmä zrážkou rýchlych elektrónov s molekulami plynu.
(3) Priemerná tepelná pohybová energia elektrónov je o 1 až 2 rády vyššia ako u ťažkých častíc, ako sú molekuly, atómy, ióny a voľné radikály.
(4) Stratu energie po zrážke elektrónov a ťažkých častíc možno kompenzovať z elektrického poľa medzi zrážkami.
Je ťažké charakterizovať nízkoteplotnú nerovnovážnu plazmu s malým počtom parametrov, pretože ide o nízkoteplotnú nerovnovážnu plazmu v systéme PECVD, kde elektrónová teplota Te nie je rovnaká ako teplota Tj ťažkých častíc.V technológii PECVD je primárnou funkciou plazmy produkcia chemicky aktívnych iónov a voľných radikálov.Tieto ióny a voľné radikály reagujú s inými iónmi, atómami a molekulami v plynnej fáze alebo spôsobujú poškodenie mriežky a chemické reakcie na povrchu substrátu a výťažok aktívneho materiálu je funkciou hustoty elektrónov, koncentrácie reaktantov a koeficientu výťažku.Inými slovami, výťažok aktívneho materiálu závisí od intenzity elektrického poľa, tlaku plynu a priemerného voľného dosahu častíc v čase kolízie.Keďže reaktantový plyn v plazme disociuje v dôsledku kolízie vysokoenergetických elektrónov, je možné prekonať aktivačnú bariéru chemickej reakcie a znížiť teplotu reakčného plynu.Hlavný rozdiel medzi PECVD a konvenčným CVD je v tom, že termodynamické princípy chemickej reakcie sú odlišné.Disociácia molekúl plynu v plazme je neselektívna, takže vrstva filmu nanesená pomocou PECVD je úplne odlišná od konvenčnej CVD.Fázové zloženie produkované PECVD môže byť nerovnovážne jedinečné a jeho tvorba už nie je obmedzená rovnovážnou kinetikou.Najtypickejšou vrstvou filmu je amorfný stav.
Vlastnosti PECVD
(1) Nízka teplota nanášania.
(2) Znížte vnútorné napätie spôsobené nesúladom koeficientu lineárnej rozťažnosti membrány/základného materiálu.
(3) Rýchlosť nanášania je relatívne vysoká, najmä nanášanie pri nízkej teplote, čo prispieva k získaniu amorfných a mikrokryštalických filmov.
Vďaka nízkoteplotnému procesu PECVD sa môže znížiť tepelné poškodenie, môže sa znížiť vzájomná difúzia a reakcia medzi vrstvou filmu a materiálom substrátu atď., takže elektronické súčiastky môžu byť potiahnuté pred ich výrobou alebo z dôvodu potreby na prepracovanie.Pri výrobe ultra veľkých integrovaných obvodov (VLSI, ULSI) sa technológia PECVD úspešne aplikuje na vytvorenie filmu nitridu kremíka (SiN) ako finálneho ochranného filmu po vytvorení vodičov Al elektródy, ako aj sploštenie a tvorba filmu oxidu kremičitého ako medzivrstvovej izolácie.Ako tenkovrstvové zariadenia bola technológia PECVD tiež úspešne aplikovaná na výrobu tenkovrstvových tranzistorov (TFT) pre LCD displeje atď., S použitím skla ako substrátu v metóde aktívnej matrice.S vývojom integrovaných obvodov vo väčšom rozsahu a vyššou integráciou a širokým používaním zložených polovodičových zariadení sa vyžaduje, aby sa PECVD vykonával pri nižších teplotách a procesoch s vyššou energiou elektrónov.Na splnenie tejto požiadavky sa majú vyvinúť technológie, ktoré dokážu syntetizovať filmy s vyššou rovinnosťou pri nižších teplotách.Filmy SiN a SiOx boli rozsiahle študované pomocou ECR plazmy a novej technológie plazmového chemického nanášania pár (PCVD) so špirálovou plazmou a dosiahli praktickú úroveň pri použití medzivrstvových izolačných filmov pre väčšie integrované obvody atď.
Čas uverejnenia: 8. novembra 2022