Plasmaren propietateak
Plasma bidezko lurrun-deposizio kimikoan plasmaren izaera da plasmako elektroien energia zinetikoan oinarritzen dela gas-faseko erreakzio kimikoak aktibatzeko. Plasma ioien, elektroien, atomo eta molekula neutroen bilduma bat denez, elektrikoki neutroa da maila makroskopikoan. Plasma batean, energia kopuru handia gordetzen da plasmaren barne-energian. Plasma jatorriz plasma beroan eta plasma hotzean banatzen da. PECVD sisteman, plasma hotza da, presio baxuko gas-deskarga bidez sortzen dena. Ehunka Pa-tik beherako presio baxuko deskarga batek sortutako plasma hau oreka gabeko gas-plasma bat da.
Plasma honen izaera honako hau da:
(1) Elektroi eta ioien mugimendu termiko irregularrak haien mugimendu zuzendua gainditzen du.
(2) Bere ionizazio prozesua batez ere elektroi azkarren eta gas molekulen arteko talkaren ondorioz gertatzen da.
(3) Elektroien batez besteko mugimendu termikoaren energia partikula astunen energia baino magnitude 1 edo 2 handiagoa da, hala nola molekula, atomo, ioi eta erradikal askeenena.
(4) Elektroien eta partikula astunen talkaren ondoren galtzen den energia-galera talken arteko eremu elektrikotik konpentsatu daiteke.
Zaila da tenperatura baxuko oreka gabeko plasma bat parametro kopuru txiki batekin karakterizatzea, PECVD sistema batean tenperatura baxuko oreka gabeko plasma bat baita, non Te elektroien tenperatura ez den partikula astunen Tj tenperaturaren berdina. PECVD teknologian, plasmaren funtzio nagusia ioi kimikoki aktiboak eta erradikal askeak sortzea da. Ioi eta erradikal aske hauek beste ioi, atomo eta molekulekin erreakzionatzen dute gas fasean edo sare-kalteak eta erreakzio kimikoak eragiten dituzte substratuaren gainazalean, eta material aktiboaren etekina elektroi-dentsitatearen, erreaktiboen kontzentrazioaren eta etekin-koefizientearen funtzioa da. Beste era batera esanda, material aktiboaren etekina eremu elektrikoaren indarraren, gasaren presioaren eta partikulen batez besteko askatasun-eremuaren araberakoa da talka-unean. Plasmako erreaktibo-gasa energia handiko elektroien talkaren ondorioz disoziatzen den heinean, erreakzio kimikoaren aktibazio-hesia gainditu daiteke eta erreaktibo-gasaren tenperatura murriztu daiteke. PECVD eta CVD konbentzionalaren arteko desberdintasun nagusia da erreakzio kimikoaren printzipio termodinamikoak desberdinak direla. Plasmako gas molekulen disoziazioa ez da selektiboa, beraz, PECVD bidez metatutako film geruza guztiz desberdina da ohiko CVDtik. PECVD bidez sortutako fase-konposizioa orekatik kanpo dagoen bakarra izan daiteke, eta bere eraketa ez dago jada oreka-zinetikak mugatuta. Film geruza tipikoena egoera amorfoan dago.
PECVDren ezaugarriak
(1) Jalkitze-tenperatura baxua.
(2) Mintzaren/oinarrizko materialaren hedapen-koefiziente linealaren desadostasunak eragindako barne-tentsioa murriztu.
(3) Jalkitze-tasa nahiko altua da, batez ere tenperatura baxuko jalkitzea, eta horrek film amorfoak eta mikrokristalinoak lortzeko aukera ematen du.
PECVD-ren tenperatura baxuko prozesuari esker, kalte termikoa murriztu daiteke, film geruzaren eta substratu materialaren arteko difusioa eta erreakzioa murriztu daitezke, etab., osagai elektronikoak estali ahal izateko, bai egin aurretik, bai berriro lantzeko beharragatik. Eskala handiko zirkuitu integratuak (VLSI, ULSI) fabrikatzeko, PECVD teknologia arrakastaz aplikatu da silizio nitrurozko filma (SiN) eratzeko, Al elektrodoen kableatua eratu ondoren azken babes-film gisa, baita lautu eta silizio oxidozko filma eratzeko ere, geruza arteko isolamendu gisa. Film meheko gailu gisa, PECVD teknologia arrakastaz aplikatu da LCD pantailetarako film meheko transistoreak (TFT) fabrikatzeko, etab., beira substratu gisa erabiliz matrize aktiboaren metodoan. Eskala handiagoko eta integrazio handiagoa duten zirkuitu integratuak garatzearekin eta konposatu erdieroaleen gailuen erabilera zabalarekin, PECVD tenperatura baxuagoetan eta elektroi-energia handiko prozesuetan egin behar da. Eskakizun hori betetzeko, tenperatura baxuagoetan lautasun handiagoa duten filmak sintetiza ditzaketen teknologiak garatu behar dira. SiN eta SiOx filmak sakonki aztertu dira ECR plasma eta plasma helikoidal batekin plasma kimiko bidezko lurrun-deposizio (PCVD) teknologia berri bat erabiliz, eta maila praktiko batera iritsi dira eskala handiko zirkuitu integratuetarako geruza arteko isolamendu-filmak erabiltzean, etab.
Argitaratze data: 2022ko azaroaren 8a