Plazma xüsusiyyətləri
Plazma ilə gücləndirilmiş kimyəvi buxar çöküntüsündə plazmanın təbiəti ondan ibarətdir ki, o, qaz fazasında kimyəvi reaksiyaları aktivləşdirmək üçün plazmadakı elektronların kinetik enerjisinə əsaslanır. Plazma ionların, elektronların, neytral atomların və molekulların toplusu olduğundan, makroskopik səviyyədə elektrik cəhətdən neytraldır. Plazmada plazmanın daxili enerjisində çox miqdarda enerji saxlanılır. Plazma əvvəlcə isti plazma və soyuq plazmaya bölünür. PECVD sistemində aşağı təzyiqli qaz boşalması ilə əmələ gələn soyuq plazmadır. Bir neçə yüz Pa-dan aşağı aşağı təzyiqli boşalma ilə əmələ gələn bu plazma tarazlığı olmayan qaz plazmasıdır.
Bu plazmanın təbiəti aşağıdakı kimidir:
(1) Elektron və ionların qeyri-müntəzəm istilik hərəkəti onların istiqamətlənmiş hərəkətini üstələyir.
(2) Onun ionlaşma prosesi əsasən sürətli elektronların qaz molekulları ilə toqquşması nəticəsində baş verir.
(3) Elektronların orta istilik hərəkət enerjisi molekullar, atomlar, ionlar və sərbəst radikallar kimi ağır hissəciklərinkindən 1-2 dəfə çoxdur.
(4) Elektronların və ağır hissəciklərin toqquşmasından sonra enerji itkisi toqquşmalar arasındakı elektrik sahəsindən kompensasiya edilə bilər.
Aşağı temperaturlu qeyri-tarazlıq plazmasını az sayda parametrlə xarakterizə etmək çətindir, çünki bu, elektron temperaturu Te ağır hissəciklərin temperaturu Tj ilə eyni olmayan PECVD sistemində aşağı temperaturlu qeyri-tarazlıq plazmasıdır. PECVD texnologiyasında plazmanın əsas funksiyası kimyəvi cəhətdən aktiv ionlar və sərbəst radikallar yaratmaqdır. Bu ionlar və sərbəst radikallar qaz fazasında digər ionlar, atomlar və molekullarla reaksiyaya girir və ya substrat səthində qəfəs zədələnməsinə və kimyəvi reaksiyalara səbəb olur və aktiv materialın məhsuldarlığı elektron sıxlığının, reaktiv konsentrasiyasının və məhsuldarlıq əmsalının funksiyasıdır. Başqa sözlə, aktiv materialın məhsuldarlığı elektrik sahəsinin gücündən, qaz təzyiqindən və toqquşma zamanı hissəciklərin orta sərbəst diapazonundan asılıdır. Plazmadakı reaktiv qaz yüksək enerjili elektronların toqquşması səbəbindən dissosiasiya olunduqca, kimyəvi reaksiyanın aktivləşmə baryerini aşmaq və reaktiv qazın temperaturunu azaltmaq olar. PECVD ilə ənənəvi CVD arasındakı əsas fərq kimyəvi reaksiyanın termodinamik prinsiplərinin fərqli olmasıdır. Plazmadakı qaz molekullarının dissosiasiyası qeyri-selektivdir, buna görə də PECVD tərəfindən çökdürülən təbəqə ənənəvi CVD-dən tamamilə fərqlidir. PECVD tərəfindən istehsal edilən faza tərkibi qeyri-tarazlıq xarakterli ola bilər və onun əmələ gəlməsi artıq tarazlıq kinetikası ilə məhdudlaşmır. Ən tipik təbəqə amorf vəziyyətdir.
PECVD xüsusiyyətləri
(1) Aşağı çökmə temperaturu.
(2) Membran/əsas materialının xətti genişlənmə əmsalının uyğunsuzluğundan qaynaqlanan daxili gərginliyi azaldın.
(3) Çökmə sürəti, xüsusən də aşağı temperaturda çökmə nisbətən yüksəkdir ki, bu da amorf və mikrokristal təbəqələrin əldə edilməsinə kömək edir.
PECVD-nin aşağı temperatur prosesi sayəsində istilik zədələnməsi, film təbəqəsi ilə substrat materialı arasında qarşılıqlı diffuziya və reaksiya azaldıla bilər və s., beləliklə, elektron komponentlər həm hazırlanmadan əvvəl, həm də yenidən işləmə ehtiyacı səbəbindən örtülə bilər. Ultra böyük miqyaslı inteqral sxemlərin (VLSI, ULSI) istehsalı üçün PECVD texnologiyası Al elektrod naqillərinin əmələ gəlməsindən sonra son qoruyucu film kimi silikon nitrid filminin (SiN) əmələ gəlməsində, eləcə də təbəqələrarası izolyasiya kimi silikon oksid filminin yastılaşdırılmasında və əmələ gəlməsində uğurla tətbiq olunur. Nazik filmli cihazlar kimi, PECVD texnologiyası aktiv matris metodunda substrat kimi şüşədən istifadə edərək LCD displeylər üçün nazik filmli tranzistorların (TFT) istehsalında da uğurla tətbiq edilmişdir. Daha böyük miqyaslı və daha yüksək inteqrasiyaya doğru inteqral sxemlərin inkişafı və mürəkkəb yarımkeçirici cihazların geniş istifadəsi ilə PECVD-nin daha aşağı temperaturda və daha yüksək elektron enerjisi proseslərində yerinə yetirilməsi tələb olunur. Bu tələbi ödəmək üçün daha aşağı temperaturda daha yüksək düzlük filmlərini sintez edə bilən texnologiyalar hazırlanmalıdır. SiN və SiOx filmləri ECR plazması və spiral plazma ilə yeni plazma kimyəvi buxar çökdürmə (PCVD) texnologiyası istifadə edilərək geniş şəkildə öyrənilmiş və daha böyük miqyaslı inteqral sxemlər və s. üçün təbəqələrarası izolyasiya filmlərinin istifadəsində praktik səviyyəyə çatmışdır.
Yazı vaxtı: 08 Noyabr 2022