Уласцівасці плазмы
Прырода плазмы ў плазменна-ўзмоцненым хімічным асаджэнні з паравой фазы заключаецца ў тым, што яна абапіраецца на кінетычную энергію электронаў у плазме для актывацыі хімічных рэакцый у газавай фазе. Паколькі плазма ўяўляе сабой сукупнасць іонаў, электронаў, нейтральных атамаў і малекул, яна электрычна нейтральная на макраскапічным узроўні. У плазме вялікая колькасць энергіі назапашваецца ва ўнутранай энергіі плазмы. Плазма першапачаткова падзяляецца на гарачую плазму і халодную плазму. У сістэме PECVD халодная плазма ўтвараецца пры газавым разрадзе нізкага ціску. Гэтая плазма, якая ўтвараецца пры разрадзе нізкага ціску ніжэй за некалькі сотняў Па, з'яўляецца нераўнаважнай газавай плазмай.
Характар гэтай плазмы наступны:
(1) Нерэгулярны цеплавы рух электронаў і іонаў перавышае іх накіраваны рух.
(2) Працэс яго іанізацыі ў асноўным выкліканы сутыкненнем хуткіх электронаў з малекуламі газу.
(3) Сярэдняя энергія цеплавога руху электронаў на 1-2 парадкі вышэйшая, чым у цяжкіх часціц, такіх як малекулы, атамы, іоны і свабодныя радыкалы.
(4) Страты энергіі пасля сутыкнення электронаў і цяжкіх часціц могуць быць кампенсаваны электрычным полем паміж сутыкненнямі.
Цяжка ахарактарызаваць нізкатэмпературную нераўнаважную плазму з невялікай колькасцю параметраў, таму што гэта нізкатэмпературная нераўнаважная плазма ў сістэме PECVD, дзе электронная тэмпература Te не супадае з тэмпературай Tj цяжкіх часціц. У тэхналогіі PECVD асноўнай функцыяй плазмы з'яўляецца ўтварэнне хімічна актыўных іонаў і свабодных радыкалаў. Гэтыя іоны і свабодныя радыкалы рэагуюць з іншымі іонамі, атамамі і малекуламі ў газавай фазе або выклікаюць пашкоджанне рашоткі і хімічныя рэакцыі на паверхні падкладкі, а выхад актыўнага матэрыялу залежыць ад шчыльнасці электронаў, канцэнтрацыі рэагентаў і каэфіцыента выхаду. Іншымі словамі, выхад актыўнага матэрыялу залежыць ад напружанасці электрычнага поля, ціску газу і сярэдняга прабегу часціц у момант сутыкнення. Па меры таго, як рэагент у плазме дысацыюе з-за сутыкнення высокаэнергетычных электронаў, актывацыйны бар'ер хімічнай рэакцыі можа быць пераадолены, і тэмпература рэагента можа быць зніжана. Асноўнае адрозненне паміж PECVD і звычайным CVD заключаецца ў тым, што тэрмадынамічныя прынцыпы хімічнай рэакцыі адрозніваюцца. Дысацыяцыя малекул газу ў плазме неселектыўная, таму плёнкавы пласт, атрыманы метадам PECVD, цалкам адрозніваецца ад звычайнага CVD. Фазавы склад, атрыманы метадам PECVD, можа быць унікальным у нераўнаважным стане, і яго ўтварэнне больш не абмяжоўваецца раўнаважнай кінетыкай. Найбольш тыповым плёнкавым пластом з'яўляецца аморфны стан.
Асаблівасці PECVD
(1) Нізкая тэмпература нанясення.
(2) Зменшыць унутранае напружанне, выкліканае неадпаведнасцю каэфіцыента лінейнага пашырэння мембраны/асноўнага матэрыялу.
(3) Хуткасць нанясення адносна высокая, асабліва пры нізкатэмпературным нанясенні, што спрыяе атрыманню аморфных і мікракрышталічных плёнак.
Дзякуючы нізкатэмпературнаму працэсу PECVD можна паменшыць цеплавыя пашкоджанні, узаемную дыфузію і рэакцыю паміж плёнкавым пластом і матэрыялам падкладкі і г.д., так што электронныя кампаненты можна пакрываць як перад вырабам, так і з-за неабходнасці перапрацоўкі. Для вырабу звышмаштабных інтэгральных схем (VLSI, ULSI) тэхналогія PECVD паспяхова ўжываецца для фарміравання плёнкі нітрыду крэмнію (SiN) у якасці канчатковай ахоўнай плёнкі пасля фарміравання алюмініевай праводкі электродаў, а таксама для сплюшчвання і фарміравання плёнкі аксіду крэмнію ў якасці міжслаёвай ізаляцыі. У якасці тонкаплёнкавых прылад тэхналогія PECVD таксама паспяхова ўжываецца для вырабу тонкаплёнкавых транзістараў (TFT) для ВК-дысплеяў і г.д. з выкарыстаннем шкла ў якасці падкладкі ў метадзе актыўнай матрыцы. З развіццём інтэгральных схем большага маштабу і больш высокай інтэграцыі, а таксама шырокім выкарыстаннем складаных паўправадніковых прылад, PECVD неабходна выконваць пры больш нізкай тэмпературы і з больш высокай энергіяй электронаў. Для задавальнення гэтага патрабавання неабходна распрацаваць тэхналогіі, якія дазваляюць сінтэзаваць плёнкі з большай плоскасцю пры больш нізкіх тэмпературах. Плёнкі SiN і SiOx былі шырока вывучаны з выкарыстаннем ECR-плазмы і новай тэхналогіі плазменна-хімічнага асаджэння з паравой фазы (PCVD) са спіральнай плазмай і дасягнулі практычнага ўзроўню выкарыстання міжслаёвых ізаляцыйных плёнак для буйных інтэгральных схем і г.д.
Час публікацыі: 08 лістапада 2022 г.