Plasman ominaisuudet
Plasman luonne plasmalla tehostetussa kemiallisessa höyrypinnoituksessa on, että se luottaa plasmassa olevien elektronien kineettiseen energiaan aktivoidakseen kemialliset reaktiot kaasufaasissa.Koska plasma on kokoelma ioneja, elektroneja, neutraaleja atomeja ja molekyylejä, se on sähköisesti neutraali makroskooppisella tasolla.Plasmassa suuri määrä energiaa varastoituu plasman sisäiseen energiaan.Plasma on alun perin jaettu kuumaan plasmaan ja kylmään plasmaan.PECVD-järjestelmässä se on kylmää plasmaa, joka muodostuu matalapaineisen kaasupurkauksen seurauksena.Tämä alle muutaman sadan Pa:n matalapainepurkauksella tuotettu plasma on epätasapainoinen kaasuplasma.
Tämän plasman luonne on seuraava:
(1) Elektronien ja ionien epäsäännöllinen lämpöliike ylittää niiden suunnatun liikkeen.
(2) Sen ionisaatioprosessi johtuu pääasiassa nopeiden elektronien törmäyksestä kaasumolekyyleihin.
(3) Elektronien keskimääräinen lämpöliikeenergia on 1-2 suuruusluokkaa suurempi kuin raskaiden hiukkasten, kuten molekyylien, atomien, ionien ja vapaiden radikaalien.
(4) Elektronien ja raskaiden hiukkasten törmäyksen jälkeinen energiahäviö voidaan kompensoida törmäysten välisellä sähkökentällä.
Matalan lämpötilan epätasapainoista plasmaa on vaikea karakterisoida pienellä määrällä parametreja, koska se on matalan lämpötilan epätasapainoinen plasma PECVD-järjestelmässä, jossa elektronin lämpötila Te ei ole sama kuin raskaiden hiukkasten lämpötila Tj.PECVD-tekniikassa plasman ensisijainen tehtävä on tuottaa kemiallisesti aktiivisia ioneja ja vapaita radikaaleja.Nämä ionit ja vapaat radikaalit reagoivat muiden ionien, atomien ja molekyylien kanssa kaasufaasissa tai aiheuttavat hilavaurioita ja kemiallisia reaktioita substraatin pinnalla, ja aktiivisen aineen saanto riippuu elektronitiheydestä, lähtöainepitoisuudesta ja saantokertoimesta.Toisin sanoen aktiivisen materiaalin saanto riippuu sähkökentän voimakkuudesta, kaasun paineesta ja hiukkasten keskimääräisestä vapaasta kantamasta törmäyshetkellä.Kun plasmassa oleva reagoiva kaasu hajoaa suurienergisten elektronien törmäyksen seurauksena, kemiallisen reaktion aktivaatioeste voidaan voittaa ja reagoivan kaasun lämpötilaa voidaan alentaa.Suurin ero PECVD:n ja tavanomaisen CVD:n välillä on, että kemiallisen reaktion termodynaamiset periaatteet ovat erilaiset.Kaasumolekyylien dissosiaatio plasmassa on ei-selektiivistä, joten PECVD:llä kerrostettu kalvokerros on täysin erilainen kuin perinteinen CVD.PECVD:n tuottama faasikoostumus voi olla epätasapainoisesti ainutlaatuinen, eikä sen muodostumista enää rajoita tasapainokinetiikka.Tyypillisin kalvokerros on amorfinen tila.
PECVD-ominaisuudet
(1) Matala kerrostumislämpötila.
(2) Vähennä sisäistä jännitystä, joka johtuu kalvon/perusmateriaalin lineaarisen laajenemiskertoimen yhteensopimattomuudesta.
(3) Saostusnopeus on suhteellisen korkea, erityisesti alhaisen lämpötilan saostus, mikä edistää amorfisten ja mikrokiteisten kalvojen saamista.
PECVD:n matalan lämpötilan prosessin ansiosta lämpövaurioita voidaan vähentää, keskinäistä diffuusiota ja reaktiota kalvokerroksen ja substraattimateriaalin välillä voidaan vähentää jne. siten, että elektroniset komponentit voidaan pinnoittaa sekä ennen niiden valmistusta että tarpeen vuoksi. uudelleenkäsittelyä varten.Ultrasuuren mittakaavan integroitujen piirien (VLSI, ULSI) valmistuksessa PECVD-tekniikkaa käytetään menestyksekkäästi piinitridikalvon (SiN) muodostamiseen lopulliseksi suojakalvoksi Al-elektrodijohdotuksen muodostamisen jälkeen sekä tasoittamiseen ja piioksidikalvon muodostuminen kerrosten välisenä eristeenä.Ohutkalvolaitteina PECVD-tekniikkaa on sovellettu menestyksekkäästi myös ohutkalvotransistoreiden (TFT) valmistukseen LCD-näytöille jne., joissa käytetään lasia substraattina aktiivimatriisimenetelmässä.Kun integroituja piirejä kehitetään suuremmassa mittakaavassa ja suuremmassa integraatiossa sekä yhdistepuolijohdelaitteiden laajassa käytössä, PECVD on suoritettava alhaisemmissa lämpötiloissa ja korkeammissa elektronienergiaprosesseissa.Tämän vaatimuksen täyttämiseksi on kehitettävä tekniikoita, jotka voivat syntetisoida korkeamman tasaisuuden kalvoja alhaisemmissa lämpötiloissa.SiN- ja SiOx-kalvoja on tutkittu laajasti käyttämällä ECR-plasmaa ja uutta plasmakemiallista höyrypinnoitustekniikkaa (PCVD) kierreplasmalla, ja ne ovat saavuttaneet käytännön tason kerrosten välisten eristyskalvojen käytössä suuremman mittakaavan integroiduissa piireissä jne.
Postitusaika: 08.11.2022