Плазма менен күчөтүлгөн химиялык буу чөктүрүү

Плазма касиеттери
Плазма менен күчөтүлгөн химиялык буу чөктүрүүдөгү плазманын мүнөзү, ал газ фазасындагы химиялык реакцияларды активдештирүү үчүн плазмадагы электрондордун кинетикалык энергиясына таянат. Плазма иондордун, электрондордун, нейтралдуу атомдордун жана молекулалардын жыйындысы болгондуктан, ал макроскопиялык деңгээлде электрдик жактан нейтралдуу. Плазмада плазманын ички энергиясында көп өлчөмдөгү энергия сакталат. Плазма башында ысык плазма жана муздак плазма болуп бөлүнөт. PECVD системасында бул төмөнкү басымдагы газ разрядынан пайда болгон муздак плазма. Бир нече жүз Па төмөн төмөнкү басымдагы разряддан пайда болгон бул плазма тең салмактуу эмес газ плазмасы болуп саналат.
Бул плазманын мүнөзү төмөнкүдөй:
(1) Электрондордун жана иондордун туура эмес жылуулук кыймылы алардын багытталган кыймылынан ашып түшөт.
(2) Анын иондоштуруу процесси негизинен тез электрондордун газ молекулалары менен кагылышуусунан келип чыгат.
(3) Электрондордун орточо жылуулук кыймыл энергиясы молекулалар, атомдор, иондор жана эркин радикалдар сыяктуу оор бөлүкчөлөрдүкүнө караганда 1ден 2ге чейин чоңдукка жогору.
(4) Электрондордун жана оор бөлүкчөлөрдүн кагылышуусунан кийинки энергиянын жоголушун кагылышуулардын ортосундагы электр талаасынан компенсациялоого болот.
Аз сандагы параметрлери бар төмөнкү температурадагы тең салмаксыз плазманы мүнөздөө кыйын, анткени ал PECVD системасындагы төмөнкү температурадагы тең салмаксыз плазма болуп саналат, мында электрон температурасы Te оор бөлүкчөлөрдүн температурасы Tj менен бирдей эмес. PECVD технологиясында плазманын негизги функциясы химиялык активдүү иондорду жана эркин радикалдарды өндүрүү болуп саналат. Бул иондор жана эркин радикалдар газ фазасында башка иондор, атомдор жана молекулалар менен реакцияга кирет же торчолордун бузулушуна жана субстраттын бетинде химиялык реакцияларга алып келет, ал эми активдүү материалдын чыгышы электрондун тыгыздыгына, реактивдердин концентрациясына жана чыгыш коэффициентине жараша болот. Башкача айтканда, активдүү материалдын чыгышы электр талаасынын күчүнө, газ басымына жана кагылышуу учурундагы бөлүкчөлөрдүн орточо эркин диапазонуна көз каранды. Плазмадагы реактивдүү газ жогорку энергиялуу электрондордун кагылышуусунан улам диссоциацияланганда, химиялык реакциянын активдешүү тосмосун жеңүүгө жана реактивдүү газдын температурасын төмөндөтүүгө болот. PECVD менен кадимки CVDнин негизги айырмасы - химиялык реакциянын термодинамикалык принциптери ар башка. Плазмадагы газ молекулаларынын диссоциациясы тандалма эмес, ошондуктан PECVD тарабынан жайгаштырылган пленка катмары кадимки CVDден таптакыр айырмаланат. PECVD тарабынан өндүрүлгөн фазалык курам тең салмактуулукка мүнөздүү эмес болушу мүмкүн жана анын пайда болушу мындан ары тең салмактуулук кинетикасы менен чектелбейт. Эң типтүү пленка катмары аморфтук абалда болот.

PECVD функциялары
(1) Чөкмөнүн төмөн температурасы.
(2) Мембрананын/негизги материалдын сызыктуу кеңейүү коэффициентинин дал келбестигинен келип чыккан ички чыңалууну азайтуу.
(3) Чөкмө ылдамдыгы салыштырмалуу жогору, айрыкча төмөнкү температурада чөкмө, бул аморфтук жана микрокристаллдык пленкаларды алууга өбөлгө түзөт.

PECVDнин төмөнкү температурадагы процессинен улам, жылуулук зыянын азайтууга, пленка катмары менен субстрат материалынын ортосундагы өз ара диффузияны жана реакцияны азайтууга болот ж.б., ошондуктан электрондук компоненттерди аларды жасоодон мурун же кайра иштетүү зарылдыгынан улам каптоого болот. Өтө чоң масштабдуу интегралдык микросхемаларды (VLSI, ULSI) өндүрүү үчүн PECVD технологиясы Al электроддук зымдары пайда болгондон кийин акыркы коргоочу пленка катары кремний нитрид пленкасын (SiN) түзүүгө, ошондой эле катмар аралык изоляция катары кремний кычкылынын пленкасын тегиздөөгө жана түзүүгө ийгиликтүү колдонулууда. Жука пленкалуу түзүлүштөр катары PECVD технологиясы активдүү матрица ыкмасында субстрат катары айнекти колдонуп, LCD дисплейлер үчүн жука пленкалуу транзисторлорду (TFT) өндүрүүгө да ийгиликтүү колдонулду. Чоң масштабдагы жана жогорку интеграцияга интегралдык микросхемалардын өнүгүшү жана кошулма жарым өткөргүч түзүлүштөрдүн кеңири колдонулушу менен PECVD төмөнкү температурада жана жогорку электрондук энергия процесстеринде аткарылышы керек. Бул талапты канааттандыруу үчүн төмөнкү температураларда жогорку жалпак пленкаларды синтездей ала турган технологиялар иштелип чыгышы керек. SiN жана SiOx пленкалары ECR плазмасын жана спираль плазмасы бар жаңы плазмалык химиялык буу чөктүрүү (PCVD) технологиясын колдонуу менен кеңири изилденген жана ири масштабдуу интегралдык микросхемалар үчүн катмар аралык изоляциялык пленкаларды колдонууда практикалык деңгээлге жеткен.