Plasmaförstärkt kemisk ångavsättning

Plasmaegenskaper
Plasmas natur i plasmaförstärkt kemisk ångavsättning är att den förlitar sig på den kinetiska energin hos elektronerna i plasmat för att aktivera de kemiska reaktionerna i gasfasen.Eftersom plasma är en samling joner, elektroner, neutrala atomer och molekyler är den elektriskt neutral på makroskopisk nivå.I ett plasma lagras en stor mängd energi i plasmans inre energi.Plasma delas ursprungligen in i varm plasma och kall plasma.i PECVD-system är det kall plasma som bildas av lågtrycksgasutsläpp.Denna plasma som produceras av en lågtrycksurladdning under några hundra Pa är en gasplasma som inte är i jämvikt.
Denna plasmas natur är följande:
(1)Oregelbunden termisk rörelse av elektroner och joner överskrider deras riktade rörelse.
(2) Dess joniseringsprocess orsakas huvudsakligen av kollision mellan snabba elektroner och gasmolekyler.
(3) Den genomsnittliga termiska rörelseenergin för elektroner är 1 till 2 storleksordningar högre än den för tunga partiklar, såsom molekyler, atomer, joner och fria radikaler.
(4) Energiförlusten efter kollisionen av elektroner och tunga partiklar kan kompenseras från det elektriska fältet mellan kollisioner.
Det är svårt att karakterisera en lågtemperatur icke-jämviktsplasma med ett litet antal parametrar, eftersom det är en lågtemperatur icke-jämviktsplasma i ett PECVD-system, där elektrontemperaturen Te inte är densamma som temperaturen Tj för de tunga partiklarna.I PECVD-teknologin är plasmans primära funktion att producera kemiskt aktiva joner och fria radikaler.Dessa joner och fria radikaler reagerar med andra joner, atomer och molekyler i gasfasen eller orsakar gitterskador och kemiska reaktioner på substratytan, och utbytet av aktivt material är en funktion av elektrondensitet, reaktantkoncentration och utbyteskoefficient.Med andra ord beror utbytet av aktivt material på den elektriska fältstyrkan, gastrycket och det genomsnittliga fria området för partiklarna vid tidpunkten för kollisionen.När reaktantgasen i plasma dissocierar på grund av kollisionen av högenergielektroner, kan aktiveringsbarriären för den kemiska reaktionen övervinnas och temperaturen på reaktantgasen kan sänkas.Den största skillnaden mellan PECVD och konventionell CVD är att de termodynamiska principerna för den kemiska reaktionen är olika.Dissociationen av gasmolekyler i plasman är icke-selektiv, så filmskiktet avsatt av PECVD är helt annorlunda än konventionell CVD.Fassammansättningen som produceras av PECVD kan vara unik i icke-jämvikt, och dess bildning är inte längre begränsad av jämviktskinetiken.Det mest typiska filmskiktet är amorft tillstånd.

PECVD-funktioner
(1) Låg deponeringstemperatur.
(2) Minska den inre spänningen som orsakas av oanpassningen av den linjära expansionskoefficienten för membranet/basmaterialet.
(3) Avsättningshastigheten är relativt hög, speciellt lågtemperaturavsättning, vilket bidrar till att erhålla amorfa och mikrokristallina filmer.

På grund av lågtemperaturprocessen för PECVD kan termiska skador minskas, ömsesidig diffusion och reaktion mellan filmskiktet och substratmaterialet kan minskas etc. så att elektroniska komponenter kan beläggas både innan de tillverkas eller på grund av behovet för omarbetning.För tillverkning av integrerade kretsar i ultrastor skala (VLSI, ULSI) tillämpas PECVD-tekniken framgångsrikt på bildandet av kiselnitridfilm (SiN) som den slutliga skyddsfilmen efter bildandet av Al-elektrodledningar, såväl som till plattning och bildning av kiseloxidfilm som mellanskiktsisolering.Som tunnfilmsenheter har PECVD-teknik också framgångsrikt tillämpats för tillverkning av tunnfilmstransistorer (TFT) för LCD-skärmar, etc., med glas som substrat i den aktiva matrismetoden.Med utvecklingen av integrerade kretsar till större skala och högre integration och den omfattande användningen av sammansatta halvledarenheter, krävs att PECVD utförs vid lägre temperatur och högre elektronenergiprocesser.För att möta detta krav ska tekniker som kan syntetisera filmer med högre planhet vid lägre temperaturer utvecklas.SiN- och SiOx-filmerna har studerats omfattande med ECR-plasma och en ny plasmakemisk ångavsättningsteknik (PCVD) med en spiralformad plasma, och har nått en praktisk nivå i användningen av mellanskiktsisoleringsfilmer för integrerade kretsar i större skala, etc.