Plasma-Eegeschafte
D'Natur vum Plasma bei plasmaverstäerkter chemescher Gasoflagerung ass, datt et op déi kinetesch Energie vun den Elektronen am Plasma ugewisen ass, fir déi chemesch Reaktiounen an der Gasphas z'aktivéieren. Well Plasma eng Sammlung vun Ionen, Elektronen, neutralen Atomer a Molekülen ass, ass et op makroskopeschem Niveau elektresch neutral. An engem Plasma ass eng grouss Quantitéit un Energie an der interner Energie vum Plasma gespäichert. Plasma gëtt ursprénglech a waarmt Plasma a kal Plasma opgedeelt. Am PECVD-System ass et kal Plasma, dat duerch Nidderdrockgasentladung geformt gëtt. Dëst Plasma, dat duerch eng Nidderdrockentladung ënner e puer honnert Pa produzéiert gëtt, ass en net-gläichgewiichtsgasplasma.
D'Natur vun dësem Plasma ass wéi follegt:
(1) Déi onregelméisseg thermesch Bewegung vun Elektronen an Ionen iwwerschreit hir geriicht Bewegung.
(2) Säin Ioniséierungsprozess gëtt haaptsächlech duerch d'Kollisioun vu schnelle Elektronen mat Gasmoleküle verursaacht.
(3) Déi duerchschnëttlech thermesch Bewegungsenergie vun Elektronen ass 1 bis 2 Gréisstenuerdnungen méi héich wéi déi vu schwéiere Partikelen, wéi Molekülen, Atomer, Ionen a fräi Radikale.
(4) Den Energieverloscht no der Kollisioun vun Elektronen a schwéiere Partikelen kann duerch den elektresche Feld tëscht de Kollisiounen kompenséiert ginn.
Et ass schwéier, e Plasma mat niddreger Temperatur an net-Gläichgewiicht mat enger klenger Zuel vu Parameteren ze charakteriséieren, well et sech ëm e Plasma mat niddreger Temperatur an net-Gläichgewiicht an engem PECVD-System handelt, wou d'Elektronetemperatur Te net déiselwecht ass wéi d'Temperatur Tj vun de schwéiere Partikelen. An der PECVD-Technologie ass déi primär Funktioun vum Plasma, chemesch aktiv Ionen a fräi Radikale ze produzéieren. Dës Ionen a fräi Radikale reagéiere mat aneren Ionen, Atomer a Molekülen an der Gasphas oder verursaache Gitterschued a chemesch Reaktiounen op der Substratoberfläche, an d'Ausbezuelung vum aktiven Material ass eng Funktioun vun der Elektronendichte, der Reaktantkonzentratioun an dem Ausbezuelungskoeffizient. An anere Wierder hänkt d'Ausbezuelung vum aktiven Material vun der elektrescher Feldstäerkt, dem Gasdrock an dem duerchschnëttleche fräie Beräich vun de Partikelen zum Zäitpunkt vun der Kollisioun of. Well de Reaktantgas am Plasma sech duerch d'Kollisioun vun héichenergetischen Elektronen dissoziéiert, kann d'Aktivéierungsbarrière vun der chemescher Reaktioun iwwerwonne ginn an d'Temperatur vum Reaktantgas reduzéiert ginn. Den Haaptunterschied tëscht PECVD a konventioneller CVD ass, datt d'thermodynamesch Prinzipie vun der chemescher Reaktioun ënnerschiddlech sinn. D'Dissoziatioun vu Gasmolekülen am Plasma ass net-selektiv, sou datt d'Filmschicht, déi duerch PECVD ofgesat gëtt, komplett anescht ass wéi déi vun der konventioneller CVD. D'Phasenzesummesetzung, déi duerch PECVD produzéiert gëtt, kann net-Gläichgewiichts-eenzegaarteg sinn, an hir Bildung ass net méi vun der Gläichgewiichtskinetik limitéiert. Déi typeschst Filmschicht ass am amorphen Zoustand.
PECVD Funktiounen
(1) Niddreg Oflagerungstemperatur.
(2) Reduzéiert déi intern Spannung, déi duerch d'Diskrepanz vum linearen Ausdehnungskoeffizient vun der Membran/Basismaterial verursaacht gëtt.
(3) D'Oflagerungsquote ass relativ héich, besonnesch d'Oflagerung bei niddreger Temperatur, wat zu der Erhaalung vun amorphen a mikrokristalline Filmer bäidréit.
Wéinst dem Niddertemperaturprozess vu PECVD kënnen thermesch Schied reduzéiert ginn, d'géigesäiteg Diffusioun a Reaktioun tëscht der Filmschicht an dem Substratmaterial reduzéiert ginn, etc., sou datt elektronesch Komponenten souwuel virun hirer Fabrikatioun wéi och wéinst der Noutwennegkeet vun enger Neibearbechtung beschichtet kënne ginn. Fir d'Fabrikatioun vun ultragroussen integréierte Schaltungen (VLSI, ULSI) gëtt d'PECVD-Technologie erfollegräich fir d'Bildung vun engem Siliziumnitridfilm (SiN) als leschte Schutzfilm no der Bildung vun der Al-Elektrodenverdrahtung ugewannt, souwéi fir d'Oflaachung an d'Bildung vun engem Siliziumoxidfilm als Zwëschenschichtisolatioun. Als Dënnschichtbauelementer gouf d'PECVD-Technologie och erfollegräich fir d'Fabrikatioun vun Dënnschichttransistoren (TFTs) fir LCD-Displays etc. ugewannt, andeems Glas als Substrat an der Aktivmatrixmethod benotzt gëtt. Mat der Entwécklung vun integréierte Schaltungen a méi grousser Skala an héijer Integratioun an dem wäit verbreeten Asaz vu verbonne Hallefleederbauelementer muss PECVD bei Prozesser mat méi niddreger Temperatur an héijer Elektronenenergie duerchgefouert ginn. Fir dës Ufuerderung ze erfëllen, sollen Technologien entwéckelt ginn, déi Filmer mat méi héijer Flaachheet bei méi niddrege Temperaturen synthetiséiere kënnen. D'SiN- a SiOx-Filmer goufen extensiv mat ECR-Plasma an enger neier Plasma-Chemescher Vapordepositiounstechnologie (PCVD) mat engem spiralfërmege Plasma ënnersicht a si hunn e praktescht Niveau bei der Notzung vun Zwëscheschicht-Isolatiounsfilmer fir gréisser integréiert Schaltungen etc. erreecht.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08. November 2022