Својства на плазмата
Природата на плазмата при хемиско таложење на пареа засилено со плазма е тоа што се потпира на кинетичката енергија на електроните во плазмата за да ги активира хемиските реакции во гасната фаза. Бидејќи плазмата е збирка од јони, електрони, неутрални атоми и молекули, таа е електрично неутрална на макроскопско ниво. Во плазмата, голема количина на енергија е складирана во внатрешната енергија на плазмата. Плазмата првично е поделена на топла плазма и ладна плазма. Во PECVD системот тоа е ладна плазма која се формира со празнење на гас под низок притисок. Оваа плазма произведена со празнење под низок притисок под неколку стотици Pa е плазма на гас што не е во рамнотежа.
Природата на оваа плазма е како што следува:
(1) Неправилното термичко движење на електроните и јоните го надминува нивното насочено движење.
(2) Неговиот процес на јонизација е главно предизвикан од судирот на брзи електрони со молекули на гас.
(3) Просечната топлинска енергија на движење на електроните е за 1 до 2 реда на големина поголема од онаа на тешките честички, како што се молекули, атоми, јони и слободни радикали.
(4) Загубата на енергија по судирот на електрони и тешки честички може да се компензира од електричното поле помеѓу судирите.
Тешко е да се карактеризира нискотемпературна нерамнотежна плазма со мал број параметри, бидејќи станува збор за нискотемпературна нерамнотежна плазма во PECVD систем, каде што температурата на електроните Te не е иста како температурата Tj на тешките честички. Во PECVD технологијата, примарната функција на плазмата е да произведува хемиски активни јони и слободни радикали. Овие јони и слободни радикали реагираат со други јони, атоми и молекули во гасна фаза или предизвикуваат оштетување на решетката и хемиски реакции на површината на подлогата, а приносот на активен материјал е функција од густината на електроните, концентрацијата на реактантот и коефициентот на принос. Со други зборови, приносот на активен материјал зависи од јачината на електричното поле, притисокот на гасот и просечниот слободен опсег на честичките во моментот на судир. Бидејќи реактантот во плазмата дисоцира поради судирот на електрони со висока енергија, може да се надмине активациската бариера на хемиската реакција и да се намали температурата на реактантот. Главната разлика помеѓу PECVD и конвенционалниот CVD е во тоа што термодинамичките принципи на хемиската реакција се различни. Дисоцијацијата на молекулите на гас во плазмата е неселективна, па затоа филмскиот слој депониран со PECVD е сосема различен од конвенционалниот CVD. Фазниот состав произведен со PECVD може да биде уникатен во нерамнотежна состојба, а неговото формирање повеќе не е ограничено од кинетиката на рамнотежа. Најтипичниот филмски слој е во аморфна состојба.
PECVD карактеристики
(1) Ниска температура на таложење.
(2) Намалување на внатрешниот стрес предизвикан од несовпаѓањето на коефициентот на линеарна експанзија на мембраната/основниот материјал.
(3) Стапката на таложење е релативно висока, особено таложење на ниска температура, што е погодно за добивање на аморфни и микрокристални филмови.
Поради нискотемпературниот процес на PECVD, може да се намали термичкото оштетување, да се намали меѓусебната дифузија и реакцијата помеѓу филмскиот слој и материјалот на подлогата итн., така што електронските компоненти можат да се обложат и пред да се направат или поради потребата од преработка. За производство на ултра-големи интегрирани кола (VLSI, ULSI), PECVD технологијата успешно се применува за формирање на силициум нитриден филм (SiN) како последен заштитен филм по формирањето на Al електродното ожичување, како и за израмнување и формирање на силициум оксиден филм како меѓуслојна изолација. Како тенкофилмни уреди, PECVD технологијата е успешно применета и за производство на тенкофилмни транзистори (TFT) за LCD дисплеи итн., користејќи стакло како подлога во методот на активна матрица. Со развојот на интегрирани кола во поголем обем и поголема интеграција и широката употреба на сложени полупроводнички уреди, потребно е PECVD да се изведува на пониска температура и процеси со поголема електронска енергија. За да се исполни ова барање, треба да се развијат технологии кои можат да синтетизираат филмови со поголема рамност на пониски температури. Филмовите SiN и SiOx се опширно проучувани со употреба на ECR плазма и нова технологија за плазматско хемиско таложење на пареа (PCVD) со спирална плазма, и достигнаа практично ниво во употребата на меѓуслојни изолациски филмови за интегрирани кола со поголем обем, итн.
Време на објавување: 08.11.2022