Eiginleikar plasma
Eðli plasma í plasma-aukinni efnagufuútfellingu er að það treystir á hreyfiorku rafeindanna í plasmanu til að virkja efnahvörf í gasfasanum. Þar sem plasma er safn jóna, rafeinda, hlutlausra atóma og sameinda, er það rafmagnslaust á makróskópísku stigi. Í plasma er mikil orka geymd í innri orku plasmans. Plasma skiptist upphaflega í heitt plasma og kalt plasma. Í PECVD kerfinu er það kalt plasma sem myndast við lágþrýstingsútfellingu gass. Þetta plasma sem myndast við lágþrýstingsútfellingu undir nokkur hundruð Pa er ójafnvægis gasplasma.
Eðli þessa plasma er sem hér segir:
(1) Óregluleg varmahreyfing rafeinda og jóna fer fram úr stefnuhreyfingu þeirra.
(2) Jónunarferli þess er aðallega af völdum árekstra hraðra rafeinda við gassameindir.
(3) Meðalvarmaorka rafeinda er 1 til 2 stærðargráðum hærri en hjá þungum ögnum, svo sem sameindum, atómum, jónum og sindurefnum.
(4) Orkutapið eftir árekstur rafeinda og þungra agna er hægt að bæta upp með rafsviðinu milli árekstra.
Það er erfitt að lýsa lághita ójafnvægisplasma með fáum breytum, þar sem það er lághita ójafnvægisplasma í PECVD kerfi, þar sem rafeindahitastig Te er ekki það sama og hitastig Tj þungra agna. Í PECVD tækni er aðalhlutverk plasmasins að framleiða efnafræðilega virkar jónir og sindurefni. Þessar jónir og sindurefni hvarfast við aðrar jónir, atóm og sameindir í gasfasa eða valda skemmdum á grindinni og efnahvörfum á yfirborði undirlagsins, og afköst virka efnisins eru háð rafeindaþéttleika, hvarfefnaþéttni og afkastastuðli. Með öðrum orðum, afköst virka efnisins eru háð rafsviðsstyrk, gasþrýstingi og meðalfrjálsu svið agnanna við árekstur. Þegar hvarfefnagasið í plasmanu sundrast vegna áreksturs orkuríkra rafeinda er hægt að yfirstíga virkjunarhindrun efnahvarfsins og lækka hitastig hvarfefnagassins. Helsti munurinn á PECVD og hefðbundinni CVD er að varmafræðilegar meginreglur efnahvarfsins eru ólíkar. Sundrun gassameinda í plasma er ekki sértæk, þannig að filmulagið sem myndast með PECVD er gjörólíkt hefðbundnu CVD. Fasasamsetningin sem myndast með PECVD getur verið einstök og ekki jafnvægishæf og myndun þess er ekki lengur takmörkuð af jafnvægishraði. Algengasta filmulagið er í ókristölluðu ástandi.
PECVD eiginleikar
(1) Lágt útfellingarhitastig.
(2) Minnkaðu innri spennu sem stafar af ósamræmi línulegrar útvíkkunarstuðuls himnunnar/grunnefnisins.
(3) Útfellingarhraðinn er tiltölulega hár, sérstaklega útfelling við lágan hita, sem stuðlar að því að fá ókristölluð og örkristallað filmu.
Vegna lághitaferlis PECVD er hægt að draga úr hitaskemmdum, gagnkvæmri dreifingu og viðbrögðum milli filmulagsins og undirlagsefnisins o.s.frv., þannig að hægt sé að húða rafeindabúnað bæði áður en hann er framleiddur eða vegna þarfar á endurvinnslu. Til framleiðslu á mjög stórum samþættum hringrásum (VLSI, ULSI) hefur PECVD tækni verið notuð með góðum árangri til að mynda kísillnítríðfilmu (SiN) sem lokahlífðarfilmu eftir myndun Al rafskautsvíra, sem og til að fletja og mynda kísilloxíðfilmu sem millilagseinangrun. Sem þunnfilmutæki hefur PECVD tækni einnig verið notuð með góðum árangri til framleiðslu á þunnfilmutransistorum (TFT) fyrir LCD skjái o.s.frv., með því að nota gler sem undirlag í virku fylkisaðferðinni. Með þróun samþættra hringrása í stærri skala og meiri samþættingu og útbreiddri notkun samsettra hálfleiðara þarf að framkvæma PECVD við lægra hitastig og hærri rafeindaorkuferli. Til að uppfylla þessa kröfu á að þróa tækni sem getur myndað filmur með meiri flatneskju við lægra hitastig. SiN og SiOx filmurnar hafa verið rannsakaðar ítarlega með ECR plasma og nýrri plasma efnagufuútfellingartækni (PCVD) með helix plasma og hafa náð hagnýtu stigi í notkun millilaga einangrunarfilma fyrir stærri samþættar rafrásir o.s.frv.
Birtingartími: 8. nóvember 2022