Sifat plasma
Sifat plasma dalam pengendapan uap kimia yang ditingkatkan plasma adalah bahwa plasma bergantung pada energi kinetik elektron dalam plasma untuk mengaktifkan reaksi kimia dalam fase gas. Karena plasma merupakan kumpulan ion, elektron, atom dan molekul netral, plasma bersifat netral secara elektrik pada tingkat makroskopik. Dalam plasma, sejumlah besar energi disimpan dalam energi internal plasma. Plasma pada awalnya dibagi menjadi plasma panas dan plasma dingin. Dalam sistem PECVD, plasma adalah plasma dingin yang dibentuk oleh pelepasan gas bertekanan rendah. Plasma yang dihasilkan oleh pelepasan tekanan rendah di bawah beberapa ratus Pa ini adalah plasma gas non-keseimbangan.
Sifat plasma ini adalah sebagai berikut:
(1)Gerakan termal elektron dan ion yang tidak teratur melebihi gerakan terarahnya.
(2) Proses ionisasinya terutama disebabkan oleh tumbukan elektron cepat dengan molekul gas.
(3) Rata-rata energi gerak termal elektron adalah 1 hingga 2 orde besaran lebih tinggi dibandingkan dengan partikel berat seperti molekul, atom, ion dan radikal bebas.
(4) Kehilangan energi setelah tumbukan elektron dan partikel berat dapat dikompensasi dari medan listrik antar tumbukan.
Sulit untuk mengkarakterisasi plasma non-keseimbangan suhu rendah dengan sejumlah kecil parameter, karena plasma tersebut merupakan plasma non-keseimbangan suhu rendah dalam sistem PECVD, di mana suhu elektron Te tidak sama dengan suhu Tj partikel berat. Dalam teknologi PECVD, fungsi utama plasma adalah menghasilkan ion dan radikal bebas yang aktif secara kimia. Ion dan radikal bebas ini bereaksi dengan ion, atom, dan molekul lain dalam fase gas atau menyebabkan kerusakan kisi dan reaksi kimia pada permukaan substrat, dan hasil material aktif merupakan fungsi dari kerapatan elektron, konsentrasi reaktan, dan koefisien hasil. Dengan kata lain, hasil material aktif bergantung pada kekuatan medan listrik, tekanan gas, dan rentang bebas rata-rata partikel pada saat tumbukan. Saat gas reaktan dalam plasma terdisosiasi karena tumbukan elektron berenergi tinggi, penghalang aktivasi reaksi kimia dapat diatasi dan suhu gas reaktan dapat dikurangi. Perbedaan utama antara PECVD dan CVD konvensional adalah bahwa prinsip termodinamika reaksi kimianya berbeda. Disosiasi molekul gas dalam plasma bersifat non-selektif, sehingga lapisan film yang diendapkan oleh PECVD sama sekali berbeda dari CVD konvensional. Komposisi fase yang dihasilkan oleh PECVD mungkin bersifat non-keseimbangan unik, dan pembentukannya tidak lagi dibatasi oleh kinetika kesetimbangan. Lapisan film yang paling umum adalah keadaan amorf.
Fitur PECVD
(1) Suhu pengendapan rendah.
(2) Mengurangi tekanan internal yang disebabkan oleh ketidaksesuaian koefisien ekspansi linier bahan membran/dasar.
(3) Laju pengendapan relatif tinggi, terutama pengendapan suhu rendah, yang kondusif untuk memperoleh film amorf dan mikrokristalin.
Karena proses suhu rendah PECVD, kerusakan termal dapat dikurangi, difusi timbal balik dan reaksi antara lapisan film dan bahan substrat dapat dikurangi, dll., sehingga komponen elektronik dapat dilapisi baik sebelum dibuat atau karena kebutuhan pengerjaan ulang. Untuk pembuatan sirkuit terpadu skala sangat besar (VLSI, ULSI), teknologi PECVD berhasil diterapkan pada pembentukan film silikon nitrida (SiN) sebagai film pelindung akhir setelah pembentukan kabel elektroda Al, serta perataan dan pembentukan film silikon oksida sebagai isolasi interlayer. Sebagai perangkat film tipis, teknologi PECVD juga telah berhasil diterapkan pada pembuatan transistor film tipis (TFT) untuk tampilan LCD, dll., menggunakan kaca sebagai substrat dalam metode matriks aktif. Dengan pengembangan sirkuit terpadu ke skala yang lebih besar dan integrasi yang lebih tinggi serta penggunaan perangkat semikonduktor majemuk secara luas, PECVD harus dilakukan pada suhu yang lebih rendah dan proses energi elektron yang lebih tinggi. Untuk memenuhi persyaratan ini, teknologi yang dapat mensintesis film dengan kerataan yang lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah harus dikembangkan. Film SiN dan SiOx telah dipelajari secara ekstensif menggunakan plasma ECR dan teknologi deposisi uap kimia plasma (PCVD) baru dengan plasma heliks, dan telah mencapai tingkat praktis dalam penggunaan film isolasi interlayer untuk sirkuit terpadu skala besar, dll.
Waktu posting: 08-Nov-2022