प्लाज्मा संवर्धित रासायनिक वाष्प जमाव

प्लाज्मा गुण
प्लाज्मा-वर्धित रासायनिक वाष्प जमाव में प्लाज्मा की प्रकृति यह है कि यह गैस चरण में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सक्रिय करने के लिए प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा पर निर्भर करता है। चूंकि प्लाज्मा आयनों, इलेक्ट्रॉनों, तटस्थ परमाणुओं और अणुओं का एक संग्रह है, इसलिए यह मैक्रोस्कोपिक स्तर पर विद्युत रूप से तटस्थ है। प्लाज्मा में, प्लाज्मा की आंतरिक ऊर्जा में बड़ी मात्रा में ऊर्जा संग्रहीत होती है। प्लाज्मा को मूल रूप से गर्म प्लाज्मा और ठंडे प्लाज्मा में विभाजित किया जाता है। PECVD प्रणाली में यह ठंडा प्लाज्मा है जो कम दबाव वाले गैस डिस्चार्ज द्वारा बनता है। कुछ सौ Pa से कम कम दबाव वाले डिस्चार्ज द्वारा निर्मित यह प्लाज्मा एक गैर-संतुलन गैस प्लाज्मा है।
इस प्लाज्मा की प्रकृति इस प्रकार है:
(1)इलेक्ट्रॉनों और आयनों की अनियमित तापीय गति उनकी निर्देशित गति से अधिक होती है।
(2) इसकी आयनीकरण प्रक्रिया मुख्य रूप से गैस अणुओं के साथ तेज़ इलेक्ट्रॉनों की टक्कर के कारण होती है।
(3) इलेक्ट्रॉनों की औसत तापीय गति ऊर्जा भारी कणों, जैसे अणुओं, परमाणुओं, आयनों और मुक्त कणों की तुलना में 1 से 2 क्रम अधिक होती है।
(4) इलेक्ट्रॉनों और भारी कणों की टक्कर के बाद ऊर्जा की हानि की भरपाई टक्करों के बीच विद्युत क्षेत्र से की जा सकती है।
कम तापमान वाले गैर-संतुलन प्लाज्मा को कम संख्या में मापदंडों के साथ चिह्नित करना मुश्किल है, क्योंकि यह PECVD प्रणाली में एक कम तापमान वाला गैर-संतुलन प्लाज्मा है, जहाँ इलेक्ट्रॉन तापमान Te भारी कणों के तापमान Tj के समान नहीं है। PECVD तकनीक में, प्लाज्मा का प्राथमिक कार्य रासायनिक रूप से सक्रिय आयनों और मुक्त-मूलकों का उत्पादन करना है। ये आयन और मुक्त-मूलक गैस चरण में अन्य आयनों, परमाणुओं और अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करते हैं या सब्सट्रेट सतह पर जाली क्षति और रासायनिक प्रतिक्रियाओं का कारण बनते हैं, और सक्रिय सामग्री की उपज इलेक्ट्रॉन घनत्व, अभिकारक सांद्रता और उपज गुणांक का एक कार्य है। दूसरे शब्दों में, सक्रिय सामग्री की उपज विद्युत क्षेत्र की ताकत, गैस के दबाव और टक्कर के समय कणों की औसत मुक्त सीमा पर निर्भर करती है। जैसे ही उच्च ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों की टक्कर के कारण प्लाज्मा में अभिकारक गैस अलग हो जाती है, रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियता बाधा को दूर किया जा सकता है और अभिकारक गैस के तापमान को कम किया जा सकता है। पीईसीवीडी और पारंपरिक सीवीडी के बीच मुख्य अंतर यह है कि रासायनिक प्रतिक्रिया के थर्मोडायनामिक सिद्धांत अलग हैं। प्लाज्मा में गैस अणुओं का पृथक्करण गैर-चयनात्मक है, इसलिए पीईसीवीडी द्वारा जमा की गई फिल्म परत पारंपरिक सीवीडी से पूरी तरह से अलग है। पीईसीवीडी द्वारा उत्पादित चरण संरचना गैर-संतुलन अद्वितीय हो सकती है, और इसका गठन अब संतुलन गतिज द्वारा सीमित नहीं है। सबसे विशिष्ट फिल्म परत अनाकार अवस्था है।

पीईसीवीडी विशेषताएं
(1) कम जमाव तापमान.
(2) झिल्ली/आधार सामग्री के रैखिक विस्तार गुणांक के बेमेल के कारण उत्पन्न आंतरिक तनाव को कम करना।
(3) जमाव दर अपेक्षाकृत अधिक है, विशेष रूप से कम तापमान जमाव, जो अनाकार और माइक्रोक्रिस्टलाइन फिल्मों को प्राप्त करने के लिए अनुकूल है।

PECVD की कम तापमान प्रक्रिया के कारण, थर्मल क्षति को कम किया जा सकता है, फिल्म परत और सब्सट्रेट सामग्री के बीच आपसी प्रसार और प्रतिक्रिया को कम किया जा सकता है, आदि, ताकि इलेक्ट्रॉनिक घटकों को उनके बनने से पहले या फिर से काम करने की आवश्यकता के कारण लेपित किया जा सके। अल्ट्रा-बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट (VLSI, ULSI) के निर्माण के लिए, PECVD तकनीक को Al इलेक्ट्रोड वायरिंग के निर्माण के बाद अंतिम सुरक्षात्मक फिल्म के रूप में सिलिकॉन नाइट्राइड फिल्म (SiN) के निर्माण के साथ-साथ समतल करने और इंटरलेयर इन्सुलेशन के रूप में सिलिकॉन ऑक्साइड फिल्म के निर्माण के लिए सफलतापूर्वक लागू किया गया है। पतली फिल्म उपकरणों के रूप में, PECVD तकनीक को LCD डिस्प्ले आदि के लिए पतली फिल्म ट्रांजिस्टर (TFT) के निर्माण में भी सफलतापूर्वक लागू किया गया है, जिसमें सक्रिय मैट्रिक्स विधि में सब्सट्रेट के रूप में ग्लास का उपयोग किया जाता है। एकीकृत सर्किट के बड़े पैमाने पर विकास और उच्च एकीकरण और यौगिक अर्धचालक उपकरणों के व्यापक उपयोग के साथ, PECVD को कम तापमान और उच्च इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्रक्रियाओं पर निष्पादित करने की आवश्यकता होती है। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, ऐसी तकनीकें विकसित की जानी चाहिए जो कम तापमान पर उच्च समतलता वाली फिल्मों को संश्लेषित कर सकें। ECR प्लाज्मा और एक हेलिकल प्लाज्मा के साथ एक नई प्लाज्मा रासायनिक वाष्प जमाव (PCVD) तकनीक का उपयोग करके SiN और SiOx फिल्मों का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है, और बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट आदि के लिए इंटरलेयर इन्सुलेशन फिल्मों के उपयोग में एक व्यावहारिक स्तर तक पहुँच गया है।