Proprietates plasmatis
Natura plasmatis in depositione vaporis chemici plasmate aucta est ut in energia cinetica electronum in plasmate nitatur ad reactiones chemicas in phase gaseosa excitandas. Cum plasma sit collectio ionum, electronum, atomorum neutrorum et molecularum, electrice neutrum est in gradu macroscopico. In plasmate, magna energiae copia in energia interna plasmatis reconditur. Plasma originaliter in plasma calidum et plasma frigidum dividitur. In systemate PECVD, plasma frigidum est, quod per emissionem gasis pressionis humilis formatur. Hoc plasma productum per emissionem pressionis humilis infra paucas centena Pa est plasma gasis non-aequilibrii.
Natura huius plasmatis haec est:
(1) Motus thermalis irregularis electronum et ionum motum eorum directum superat.
(2) Processus ionizationis eius praecipue collisione electronum velocium cum moleculis gasis causatur.
(3) Energia motus thermalis media electronum uno vel duobus magnitudinum ordinibus maior est quam energia particularum gravium, ut moleculorum, atomorum, ionum et radicalium liberorum.
(4) Energiae iactura post collisionem electronum et particularum gravium ex campo electrico inter collisiones compensari potest.
Difficile est plasmam non aequilibrii temperaturae humilis cum paucis parametris describere, quia plasma non aequilibrii temperaturae humilis in systemate PECVD est, ubi temperatura electronica Te non eadem est ac temperatura Tj particularum gravium. In technologia PECVD, functio primaria plasmatis est iones chemicae activos et radicales liberos producere. Hi iones et radicales liberi cum aliis ionibus, atomis et moleculis in phase gaseosa reagunt vel damnum clathri et reactiones chemicas in superficie substrati causant, et proventus materiae activae est functio densitatis electronicae, concentrationis reactantis et coefficiens proventus. Aliis verbis, proventus materiae activae dependet a robore campi electrici, pressione gasis, et ambitu libero medio particularum tempore collisionis. Cum gas reactans in plasmate dissociatur propter collisionem electronum altae energiae, impedimentum activationis reactionis chemicae superari potest et temperatura gasis reactantis reduci. Differentia principalis inter PECVD et CVD conventionalem est quod principia thermodynamica reactionis chemicae differunt. Dissociatio molecularum gasorum in plasma non est selectiva, itaque stratum pelliculae per PECVD depositum omnino differt a CVD consueto. Compositio phasium per PECVD producta fortasse non-aequilibrii singularis est, et eius formatio non iam a cinetica aequilibrii circumscribitur. Stratum pelliculae typicum est status amorphi.
Proprietates PECVD
(1) Temperatura depositionis humilis.
(2) Tensionem internam, quae ex discrepantia coefficientis expansionis linearis membranae/materiae basis oritur, minuere.
(3) Celeritas depositionis relative alta est, praesertim depositio temperaturae humilis, quae conducit ad pelliculas amorphas et microcrystallinas obtinendas.
Propter processum PECVD temperaturae humilis, damnum thermalis reduci potest, diffusio mutua et reactio inter stratum pelliculae et materiam substrati reduci possunt, et cetera, ita ut componentes electronici vel antequam fabricentur vel propter necessitatem retractationis tegi possint. Ad fabricationem circuituum integratorum scalae ultra-magnae (VLSI, ULSI), technologia PECVD feliciter ad formationem pelliculae silicii nitridi (SiN) ut pelliculae protectivae finalis post formationem filorum electrodi Al, necnon ad applanationem et formationem pelliculae silicii oxidi ut insulationis interstratae applicatur. Ut instrumenta pelliculae tenuis, technologia PECVD etiam feliciter ad fabricationem transistorum pelliculae tenuis (TFT) pro ostentationibus LCD, et cetera, vitro ut substrato in methodo matricis activae utendo, adhibita est. Cum evolutione circuituum integratorum ad scalam maiorem et integrationem altiorem et usu lato instrumentorum semiconductorum compositorum, PECVD requiritur ut processibus temperaturae inferioris et energiae electronicae altioris perficiatur. Ad hoc requisitum implendum, technologiae quae pelliculas planiores ad temperaturas inferiores synthesizare possunt, excogitandae sunt. Membranae SiN et SiOx late investigatae sunt per plasma ECR et novam technologiam depositionis chemicae vaporis plasmatis (PCVD) cum plasmate helicali, et ad gradum practicum pervenerunt in usu pellicularum insulationis interstratarum pro circuitibus integratis maioris scalae, et cetera.
Tempus publicationis: VIII Novembris MMXXII