Plazma tulajdonságok
A plazmával fokozott kémiai gőzfázisú leválasztás során a plazma jellege az, hogy a plazmában lévő elektronok kinetikus energiájára támaszkodik a gázfázisban zajló kémiai reakciók aktiválásához. Mivel a plazma ionok, elektronok, semleges atomok és molekulák gyűjteménye, makroszkopikus szinten elektromosan semleges. A plazmában nagy mennyiségű energia tárolódik a plazma belső energiájában. A plazmát eredetileg forró plazmára és hideg plazmára osztják. A PECVD rendszerben a hideg plazma alacsony nyomású gázkisüléssel képződik. Ez a néhány száz Pa alatti alacsony nyomású kisüléssel előállított plazma egy nemegyensúlyi gázplazma.
A plazma természete a következő:
(1) Az elektronok és ionok szabálytalan hőmozgása meghaladja az irányított mozgásukat.
(2) Ionizációs folyamatát főként a gyors elektronok gázmolekulákkal való ütközése okozza.
(3) Az elektronok átlagos hőmozgási energiája 1-2 nagyságrenddel nagyobb, mint a nehéz részecskéké, például a molekuláké, atomoké, ionoké és szabad gyököké.
(4) Az elektronok és nehéz részecskék ütközése utáni energiaveszteség kompenzálható az ütközések közötti elektromos térből.
Nehéz egy alacsony hőmérsékletű nemegyensúlyi plazmát kis számú paraméterrel jellemezni, mivel ez egy alacsony hőmérsékletű nemegyensúlyi plazma egy PECVD rendszerben, ahol az elektronhőmérséklet (Te) nem egyezik meg a nehéz részecskék hőmérsékletével (Tj). A PECVD technológiában a plazma elsődleges funkciója a kémiailag aktív ionok és szabad gyökök előállítása. Ezek az ionok és szabad gyökök reakcióba lépnek más ionokkal, atomokkal és molekulákkal a gázfázisban, vagy rácskárosodást és kémiai reakciókat okoznak a szubsztrát felületén, és az aktív anyag hozama az elektronsűrűség, a reaktáns koncentrációja és a hozamtényező függvénye. Más szóval, az aktív anyag hozama az elektromos térerősségtől, a gáznyomástól és a részecskék átlagos szabad hatótávolságától függ az ütközés időpontjában. Mivel a plazmában lévő reaktáns gáz a nagy energiájú elektronok ütközése miatt disszociál, a kémiai reakció aktivációs gátja leküzdhető, és a reaktáns gáz hőmérséklete csökkenthető. A PECVD és a hagyományos CVD közötti fő különbség az, hogy a kémiai reakció termodinamikai alapelvei eltérőek. A gázmolekulák disszociációja a plazmában nem szelektív, így a PECVD-vel lerakódott filmréteg teljesen eltér a hagyományos CVD-től. A PECVD által létrehozott fázisösszetétel nem egyensúlyilag egyedi lehet, és kialakulását már nem korlátozza az egyensúlyi kinetika. A legtipikusabb filmréteg amorf állapotú.
PECVD jellemzők
(1) Alacsony lerakódási hőmérséklet.
(2) Csökkentse a membrán/alapanyag lineáris tágulási együtthatójának eltérése által okozott belső feszültséget.
(3) A lerakódási sebesség viszonylag magas, különösen alacsony hőmérsékletű lerakódás esetén, ami elősegíti az amorf és mikrokristályos filmek előállítását.
A PECVD alacsony hőmérsékletű eljárásának köszönhetően csökkenthető a hőkárosodás, a filmréteg és az aljzatanyag közötti kölcsönös diffúzió és reakció stb., így az elektronikus alkatrészek bevonhatók mind a gyártásuk előtt, mind az utólagos megmunkálás szükségessége miatt. Az ultra nagyméretű integrált áramkörök (VLSI, ULSI) gyártásához a PECVD technológiát sikeresen alkalmazzák szilícium-nitrid film (SiN) kialakítására, mint végső védőfóliára az Al elektróda huzalozása után, valamint lapításra és szilícium-oxid film kialakítására, mint közbenső réteg szigetelésére. Vékonyrétegű eszközökként a PECVD technológiát sikeresen alkalmazzák vékonyrétegű tranzisztorok (TFT) gyártására LCD kijelzőkhöz stb., üveget használva aljzatként az aktív mátrix módszerben. Az integrált áramkörök nagyobb léptékű és nagyobb integrációjú fejlesztésével, valamint az összetett félvezető eszközök széles körű elterjedésével a PECVD-t alacsonyabb hőmérsékleten és nagyobb elektronenergiájú folyamatokon kell elvégezni. Ennek a követelménynek a teljesítéséhez olyan technológiákat kell fejleszteni, amelyek alacsonyabb hőmérsékleten képesek nagyobb síkfelületű filmeket szintetizálni. A SiN és SiOx filmeket széles körben tanulmányozták ECR plazma és egy új, spirális plazmát alkalmazó plazma kémiai gőzfázisú leválasztási (PCVD) technológia segítségével, és elérték a gyakorlati szintet a közbenső szigetelőfóliák nagyobb méretű integrált áramkörökhöz való felhasználásában.
Közzététel ideje: 2022. november 8.