प्लाज्मा संवर्धित रासायनिक वाष्प निक्षेपण

प्लाज्मा के गुणधर्म
प्लाज्मा-संवर्धित रासायनिक वाष्प निक्षेपण (PECVD) में प्लाज्मा की प्रकृति यह है कि यह गैस अवस्था में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सक्रिय करने के लिए प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा पर निर्भर करता है। चूंकि प्लाज्मा आयनों, इलेक्ट्रॉनों, उदासीन परमाणुओं और अणुओं का समूह है, इसलिए यह स्थूल स्तर पर विद्युत रूप से उदासीन होता है। प्लाज्मा में, प्लाज्मा की आंतरिक ऊर्जा में बड़ी मात्रा में ऊर्जा संग्रहित होती है। प्लाज्मा को मूल रूप से गर्म प्लाज्मा और ठंडे प्लाज्मा में विभाजित किया जाता है। PECVD प्रणाली में, कम दबाव वाले गैस निर्वहन द्वारा ठंडा प्लाज्मा बनता है। कुछ सौ Pa से कम दबाव वाले निर्वहन द्वारा उत्पन्न यह प्लाज्मा एक असंतुलित 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 तीव्र इलेक्ट्रॉनों के टकराव के कारण होती है।
(3) इलेक्ट्रॉनों की औसत तापीय गतिज ऊर्जा अणुओं, परमाणुओं, आयनों और मुक्त मूलकों जैसे भारी कणों की तुलना में 1 से 2 परिमाण के क्रम अधिक होती है।
(4) इलेक्ट्रॉनों और भारी कणों के टकराव के बाद ऊर्जा हानि की भरपाई टकरावों के बीच विद्युत क्षेत्र से की जा सकती है।
कम तापमान वाले असंतुलित प्लाज्मा को सीमित मापदंडों के आधार पर परिभाषित करना कठिन है, क्योंकि यह एक PECVD प्रणाली में कम तापमान वाला असंतुलित प्लाज्मा है, जहाँ इलेक्ट्रॉन का तापमान Te भारी कणों के तापमान Tj के समान नहीं होता है। PECVD तकनीक में, प्लाज्मा का प्राथमिक कार्य रासायनिक रूप से सक्रिय आयनों और मुक्त कणों का उत्पादन करना है। ये आयन और मुक्त कण गैसीय अवस्था में अन्य आयनों, परमाणुओं और अणुओं के साथ अभिक्रिया करते हैं या सब्सट्रेट सतह पर जाली क्षति और रासायनिक अभिक्रियाएँ उत्पन्न करते हैं, और सक्रिय पदार्थ की मात्रा इलेक्ट्रॉन घनत्व, अभिकारक सांद्रता और उपज गुणांक पर निर्भर करती है। दूसरे शब्दों में, सक्रिय पदार्थ की मात्रा विद्युत क्षेत्र की तीव्रता, गैस दाब और टक्कर के समय कणों की औसत मुक्त सीमा पर निर्भर करती है। प्लाज्मा में अभिकारक गैस उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों की टक्कर के कारण विघटित हो जाती है, जिससे रासायनिक अभिक्रिया की सक्रियण बाधा को पार किया जा सकता है और अभिकारक गैस का तापमान कम किया जा सकता है। PECVD और पारंपरिक CVD के बीच मुख्य अंतर रासायनिक अभिक्रिया के ऊष्मागतिकीय सिद्धांतों में भिन्नता है। प्लाज्मा में गैस अणुओं का विखंडन गैर-चयनात्मक होता है, इसलिए PECVD द्वारा निर्मित फिल्म परत पारंपरिक CVD से पूर्णतः भिन्न होती है। PECVD द्वारा निर्मित प्रावस्था संरचना असंतुलित और अद्वितीय हो सकती है, और इसका निर्माण अब संतुलन गतिकी द्वारा सीमित नहीं होता है। सबसे विशिष्ट फिल्म परत अनाकार अवस्था में होती है।

PECVD की विशेषताएं
(1) कम निक्षेपण तापमान.
(2) झिल्ली/आधार सामग्री के रैखिक विस्तार गुणांक के बेमेल के कारण होने वाले आंतरिक तनाव को कम करें।
(3) निक्षेपण दर अपेक्षाकृत उच्च है, विशेष रूप से कम तापमान निक्षेपण, जो अनाकार और सूक्ष्म क्रिस्टलीय 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 पारस्परिक प्रसार और प्रतिक्रिया को कम किया जा सकता है, आदि। इससे इलेक्ट्रॉनिक घटकों को निर्माण से पहले या पुन: कार्य की आवश्यकता होने पर भी लेपित किया जा सकता है। अल्ट्रा-लार्ज स्केल इंटीग्रेटेड सर्किट (VLSI, ULSI) के निर्माण में, PECVD तकनीक का उपयोग एल्युमिनियम इलेक्ट्रोड वायरिंग के बाद अंतिम सुरक्षात्मक फिल्म के रूप में सिलिकॉन नाइट्राइड फिल्म (SiN) के निर्माण के साथ-साथ इंटरलेयर इन्सुलेशन के रूप में सिलिकॉन ऑक्साइड फिल्म के समतलीकरण और निर्माण में सफलतापूर्वक किया जाता है। थिन-फिल्म उपकरणों के रूप में, PECVD तकनीक का उपयोग LCD डिस्प्ले आदि के लिए थिन-फिल्म ट्रांजिस्टर (TFT) के निर्माण में भी सफलतापूर्वक किया गया है, जिसमें सक्रिय मैट्रिक्स विधि में सब्सट्रेट के रूप में ग्लास का उपयोग किया जाता है। इंटीग्रेटेड सर्किट के बड़े पैमाने और उच्च एकीकरण के विकास और यौगिक अर्धचालक उपकरणों के व्यापक उपयोग के साथ, PECVD को कम तापमान और उच्च इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्रक्रियाओं पर करने की आवश्यकता है। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, कम तापमान पर उच्च समतलता वाली फिल्मों को संश्लेषित करने वाली तकनीकों को विकसित किया जाना है। ईसीआर प्लाज्मा और हेलिकल प्लाज्मा के साथ एक नई प्लाज्मा केमिकल वेपर डिपोजिशन (पीसीवीडी) तकनीक का उपयोग करके SiN और SiOx फिल्मों का व्यापक अध्ययन किया गया है, और बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट आदि के लिए इंटरलेयर इन्सुलेशन फिल्मों के उपयोग में एक व्यावहारिक स्तर तक पहुंच गया है।