Deposizione chimica da fase vapore potenziata al plasma - Capitolo 1

Deposizione chimica da fase vapore (CVD). Come suggerisce il nome, si tratta di una tecnica che utilizza reagenti precursori gassosi per generare film solidi mediante reazioni chimiche atomiche e intermolecolari. A differenza della PVD, il processo CVD viene generalmente eseguito in un ambiente ad alta pressione (vuoto inferiore), dove l'alta pressione viene utilizzata principalmente per aumentare la velocità di deposizione del film. La deposizione chimica da fase vapore può essere classificata in CVD generale (nota anche come CVD termica) e deposizione chimica da fase vapore potenziata al plasma (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) a seconda che il plasma sia coinvolto o meno nel processo di deposizione. Questa sezione si concentra sulla tecnologia PECVD, inclusi il processo PECVD, le apparecchiature PECVD comunemente utilizzate e il principio di funzionamento.

La deposizione chimica da fase vapore potenziata al plasma (PVD) è una tecnica di deposizione chimica da fase vapore a film sottile che utilizza un plasma a scarica luminescente per influenzare il processo di deposizione durante la deposizione chimica da fase vapore a bassa pressione. In questo senso, la tecnologia CVD convenzionale si basa su temperature del substrato più elevate per realizzare la reazione chimica tra le sostanze in fase gassosa e la deposizione di film sottili, e può quindi essere definita tecnologia CVD termica.

Nel dispositivo PECVD, la pressione del gas di lavoro è di circa 5~500 Pa e la densità di elettroni e ioni può raggiungere 10⁹~10¹²/cm³, mentre l'energia media degli elettroni può raggiungere 1~10 eV. Ciò che distingue il metodo PECVD dagli altri metodi CVD è che il plasma contiene un gran numero di elettroni ad alta energia, che possono fornire l'energia di attivazione necessaria per il processo di deposizione chimica da fase vapore (CVD). La collisione di elettroni e molecole in fase gassosa può promuovere i processi di decomposizione, chemiosintesi, eccitazione e ionizzazione delle molecole di gas, generando gruppi chimici altamente reattivi, riducendo così significativamente l'intervallo di temperatura di deposizione del film sottile CVD, rendendo possibile realizzare il processo CVD, che originariamente richiedeva di essere eseguito ad alte temperature, a basse temperature. Il vantaggio della deposizione di film sottili a bassa temperatura è che può evitare inutili fenomeni di diffusione e reazione chimica tra il film e il substrato, cambiamenti strutturali e deterioramento del film o del materiale del substrato, e forti stress termici nel film e nel substrato.

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