Svojstva plazme
Priroda plazme u kemijskom taloženju iz pare pojačanom plazmom je takva da se oslanja na kinetičku energiju elektrona u plazmi kako bi aktivirala kemijske reakcije u plinovitoj fazi. Budući da je plazma skup iona, elektrona, neutralnih atoma i molekula, ona je električno neutralna na makroskopskoj razini. U plazmi se velika količina energije pohranjuje u unutarnjoj energiji plazme. Plazma se izvorno dijeli na vruću plazmu i hladnu plazmu. U PECVD sustavu to je hladna plazma koja nastaje niskotlačnim plinskim pražnjenjem. Ova plazma proizvedena niskotlačnim pražnjenjem ispod nekoliko stotina Pa je neravnotežna plinska plazma.
Priroda ove plazme je sljedeća:
(1) Nepravilno toplinsko gibanje elektrona i iona premašuje njihovo usmjereno gibanje.
(2) Njegov proces ionizacije uglavnom je uzrokovan sudarom brzih elektrona s molekulama plina.
(3) Prosječna energija toplinskog gibanja elektrona je 1 do 2 reda veličine veća od energije teških čestica, poput molekula, atoma, iona i slobodnih radikala.
(4) Gubitak energije nakon sudara elektrona i teških čestica može se kompenzirati električnim poljem između sudara.
Teško je karakterizirati neravnotežnu plazmu niske temperature s malim brojem parametara, jer se radi o neravnotežnoj plazmi niske temperature u PECVD sustavu, gdje temperatura elektrona Te nije ista kao temperatura Tj teških čestica. U PECVD tehnologiji, primarna funkcija plazme je proizvodnja kemijski aktivnih iona i slobodnih radikala. Ti ioni i slobodni radikali reagiraju s drugim ionima, atomima i molekulama u plinovitoj fazi ili uzrokuju oštećenje rešetke i kemijske reakcije na površini supstrata, a prinos aktivnog materijala je funkcija gustoće elektrona, koncentracije reaktanata i koeficijenta prinosa. Drugim riječima, prinos aktivnog materijala ovisi o jakosti električnog polja, tlaku plina i prosječnom slobodnom dometu čestica u trenutku sudara. Kako se reaktant u plazmi disocira zbog sudara elektrona visoke energije, aktivacijska barijera kemijske reakcije može se prevladati i temperatura reaktanta može se smanjiti. Glavna razlika između PECVD-a i konvencionalnog CVD-a je u tome što su termodinamički principi kemijske reakcije različiti. Disocijacija molekula plina u plazmi je neselektivna, pa se sloj filma nanesen PECVD-om potpuno razlikuje 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.
Značajke PECVD-a
(1) Niska temperatura taloženja.
(2) Smanjiti unutarnje naprezanje uzrokovano neusklađenošću koeficijenta linearnog širenja membrane/osnovnog materijala.
(3) Brzina taloženja je relativno visoka, posebno taloženje na niskim temperaturama, što pogoduje dobivanju amorfnih i mikrokristalnih filmova.
Zbog niskotemperaturnog procesa PECVD-a, mogu se smanjiti toplinska oštećenja, međusobna difuzija i reakcija između sloja filma i materijala podloge itd., tako da se elektroničke komponente mogu premazati i prije izrade ili zbog potrebe za ponovnom obradom. Za proizvodnju integriranih krugova ultra velikih razmjera (VLSI, ULSI), PECVD tehnologija se uspješno primjenjuje za formiranje filma silicijevog nitrida (SiN) kao završnog zaštitnog filma nakon formiranja Al ožičenja elektrode, kao i za spljoštavanje i formiranje filma silicijevog oksida kao međuslojne izolacije. Kao tankoslojni uređaji, PECVD tehnologija se također uspješno primjenjuje za proizvodnju tankoslojnih tranzistora (TFT) za LCD zaslone itd., koristeći staklo kao podlogu u metodi aktivne matrice. Razvojem integriranih krugova većih razmjera i veće integracije te širokom upotrebom složenih poluvodičkih uređaja, PECVD se mora izvoditi na nižim temperaturama i procesima s većom energijom elektrona. Kako bi se zadovoljio 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 kemijskog taloženja iz pare u plazmi (PCVD) sa spiralnom plazmom, te su dosegli praktičnu razinu u korištenju međuslojnih izolacijskih filmova za veće integrirane krugove itd.
Vrijeme objave: 08.11.2022.