Svojstva plazme
Priroda plazme u hemijskom taloženju iz parne faze pojačanom plazmom je takva da se oslanja na kinetičku energiju elektrona u plazmi kako bi aktivirala hemijske reakcije u gasnoj fazi. Budući da je plazma skup iona, elektrona, neutralnih atoma i molekula, ona je električno neutralna na makroskopskom nivou. U plazmi se velika količina energije pohranjuje u unutrašnjoj energiji plazme. Plazma se prvobitno dijeli na vruću plazmu i hladnu plazmu. U PECVD sistemu, hladna plazma nastaje pražnjenjem gasa niskog pritiska. Ova plazma, proizvedena pražnjenjem niskog pritiska ispod nekoliko stotina Pa, je neravnotežna gasna plazma.
Priroda ove plazme je sljedeća:
(1) Nepravilno termičko kretanje elektrona i jona premašuje njihovo usmjereno kretanje.
(2) Njegov proces jonizacije uglavnom je uzrokovan sudarom brzih elektrona s molekulama gasa.
(3) Prosječna energija termalnog kretanja elektrona je za 1 do 2 reda veličine veća od energije teških čestica, kao što su molekule, atomi, ioni i slobodni radikali.
(4) Gubitak energije nakon sudara elektrona i teških čestica može se kompenzirati električnim poljem između sudara.
Teško je okarakterizirati neravnotežnu plazmu niske temperature s malim brojem parametara, jer se radi o neravnotežnoj plazmi niske temperature u PECVD sistemu, gdje temperatura elektrona Te nije ista kao temperatura Tj teških čestica. U PECVD tehnologiji, primarna funkcija plazme je proizvodnja hemijski aktivnih iona i slobodnih radikala. Ovi ioni i slobodni radikali reaguju s drugim ionima, atomima i molekulama u gasnoj fazi ili uzrokuju oštećenje rešetke i hemijske reakcije na površini supstrata, a prinos aktivnog materijala je funkcija gustine elektrona, koncentracije reaktanata i koeficijenta prinosa. Drugim riječima, prinos aktivnog materijala zavisi od jačine električnog polja, pritiska gasa i prosječnog slobodnog dometa čestica u trenutku sudara. Kako se reaktant u plazmi disocira zbog sudara elektrona visoke energije, aktivacijska barijera hemijske reakcije može se savladati i temperatura reaktanta može se smanjiti. Glavna razlika između PECVD i konvencionalnog CVD je u tome što su termodinamički principi hemijske reakcije različiti. Disocijacija molekula gasa u plazmi je neselektivna, tako da je sloj filma deponovan PECVD-om potpuno drugačiji od konvencionalnog CVD-a. Fazni sastav proizveden PECVD-om može biti jedinstven u neravnotežnom stanju, a njegovo formiranje više nije ograničeno ravnotežnom kinetikom. Najtipičniji sloj filma je amorfno stanje.
Karakteristike PECVD-a
(1) Niska temperatura taloženja.
(2) Smanjiti unutrašnje naprezanje uzrokovano neusklađenošću koeficijenta linearnog širenja membrane/osnovnog materijala.
(3) Brzina taloženja je relativno visoka, posebno taloženje na niskim temperaturama, što pogoduje dobijanju amorfnih i mikrokristalnih filmova.
Zbog niskotemperaturnog procesa PECVD-a, mogu se smanjiti termička oštećenja, međusobna difuzija i reakcija između sloja filma i materijala podloge itd., tako da se elektronske komponente mogu premazati i prije izrade ili zbog potrebe za ponovnom obradom. Za proizvodnju integriranih kola ultra velikih razmjera (VLSI, ULSI), PECVD tehnologija se uspješno primjenjuje za formiranje filma silicijum nitrida (SiN) kao završnog zaštitnog filma nakon formiranja Al ožičenja elektroda, kao i za spljoštavanje i formiranje filma silicijum oksida kao međuslojne izolacije. Kao tankoslojni uređaji, PECVD tehnologija se također uspješno primjenjuje za proizvodnju tankoslojnih tranzistora (TFT) za LCD ekrane itd., koristeći staklo kao podlogu u metodi aktivne matrice. S razvojem integriranih kola većih razmjera i veće integracije te širokom upotrebom složenih poluprovodničkih uređaja, PECVD se mora izvoditi na nižim temperaturama i procesima veće energije elektrona. Da bi se ispunio ovaj zahtjev, potrebno je razviti tehnologije koje mogu sintetizirati filmove veće ravnosti na nižim temperaturama. SiN i SiOx filmovi su opsežno proučavani korištenjem ECR plazme i nove tehnologije plazma hemijskog taloženja iz pare (PCVD) sa spiralnom plazmom, te su dostigli praktičan nivo u upotrebi međuslojnih izolacijskih filmova za veće integrirane krugove itd.
Vrijeme objave: 08.11.2022.