Plasma-versterkte chemiese dampafsetting

Plasma-eienskappe
Die aard van plasma in plasma-versterkte chemiese dampafsetting is dat dit staatmaak op die kinetiese energie van die elektrone in die plasma om die chemiese reaksies in die gasfase te aktiveer. Aangesien plasma 'n versameling van ione, elektrone, neutrale atome en molekules is, is dit elektries neutraal op die makroskopiese vlak. In 'n plasma word 'n groot hoeveelheid energie in die interne energie van die plasma gestoor. Plasma word oorspronklik verdeel in warm plasma en koue plasma. In die PECVD-stelsel is dit koue plasma wat gevorm word deur laedruk-gasontlading. Hierdie plasma wat geproduseer word deur 'n laedruk-ontlading onder 'n paar honderd Pa is 'n nie-ewewigsgasplasma.
Die aard van hierdie plasma is soos volg:
(1) Die onreëlmatige termiese beweging van elektrone en ione oorskry hul gerigte beweging.
(2) Die ionisasieproses word hoofsaaklik veroorsaak deur die botsing van vinnige elektrone met gasmolekules.
(3) Die gemiddelde termiese bewegingsenergie van elektrone is 1 tot 2 ordes van grootte hoër as dié van swaar deeltjies, soos molekules, atome, ione en vrye radikale.
(4) Die energieverlies na die botsing van elektrone en swaar deeltjies kan gekompenseer word deur die elektriese veld tussen botsings.
Dit is moeilik om 'n lae-temperatuur nie-ewewigsplasma met 'n klein aantal parameters te karakteriseer, want dit is 'n lae-temperatuur nie-ewewigsplasma in 'n PECVD-stelsel, waar die elektrontemperatuur Te nie dieselfde is as die temperatuur Tj van die swaar deeltjies nie. In PECVD-tegnologie is die primêre funksie van die plasma om chemies aktiewe ione en vrye radikale te produseer. Hierdie ione en vrye radikale reageer met ander ione, atome en molekules in die gasfase of veroorsaak roosterskade en chemiese reaksies op die substraatoppervlak, en die opbrengs van aktiewe materiaal is 'n funksie van elektrondigtheid, reaktantkonsentrasie en opbrengskoëffisiënt. Met ander woorde, die opbrengs van aktiewe materiaal hang af van die elektriese veldsterkte, gasdruk en die gemiddelde vrye omvang van die deeltjies ten tyde van die botsing. Namate die reaktantgas in die plasma dissosieer as gevolg van die botsing van hoë-energie elektrone, kan die aktiveringsversperring van die chemiese reaksie oorkom word en die temperatuur van die reaktantgas verminder word. Die hoofverskil tussen PECVD en konvensionele CVD is dat die termodinamiese beginsels van die chemiese reaksie verskil. Die dissosiasie van gasmolekules in die plasma is nie-selektief, dus is die filmlaag wat deur PECVD neergelê word heeltemal anders as konvensionele CVD. Die fasesamestelling wat deur PECVD geproduseer word, kan nie-ewewigsuniek wees, en die vorming daarvan word nie meer beperk deur die ewewigskinetika nie. Die mees tipiese filmlaag is amorfe toestand.

PECVD-kenmerke
(1) Lae afsettingstemperatuur.
(2) Verminder die interne spanning wat veroorsaak word deur die wanverhouding van die lineêre uitbreidingskoëffisiënt van die membraan/basismateriaal.
(3) Die afsettingstempo is relatief hoog, veral laetemperatuurafsetting, wat bevorderlik is vir die verkryging van amorfe en mikrokristallyne films.

As gevolg van die lae temperatuur proses van PECVD, kan termiese skade verminder word, wedersydse diffusie en reaksie tussen die filmlaag en substraatmateriaal kan verminder word, ens., sodat elektroniese komponente bedek kan word beide voordat hulle gemaak word of as gevolg van die behoefte aan herbewerking. Vir die vervaardiging van ultra-grootskaalse geïntegreerde stroombane (VLSI, ULSI), word PECVD-tegnologie suksesvol toegepas op die vorming van silikonnitriedfilm (SiN) as die finale beskermende film na die vorming van Al-elektrodebedrading, sowel as die platmaak en die vorming van silikonoksiedfilm as tussenlaag-isolasie. As dunfilmtoestelle is PECVD-tegnologie ook suksesvol toegepas op die vervaardiging van dunfilmtransistors (TFT's) vir LCD-skerms, ens., deur glas as die substraat in die aktiewe matriksmetode te gebruik. Met die ontwikkeling van geïntegreerde stroombane tot groter skaal en hoër integrasie en die wydverspreide gebruik van saamgestelde halfgeleiertoestelle, moet PECVD by laer temperatuur en hoër elektronenergieprosesse uitgevoer word. Om aan hierdie vereiste te voldoen, moet tegnologieë ontwikkel word wat hoër platheidsfilms by laer temperature kan sintetiseer. Die SiN- en SiOx-films is breedvoerig bestudeer met behulp van ECR-plasma en 'n nuwe plasma-chemiese dampafsettingstegnologie (PCVD) met 'n heliese plasma, en het 'n praktiese vlak bereik in die gebruik van tussenlaag-isolasiefilms vir groter geïntegreerde stroombane, ens.