प्लाझ्मा वर्धित रासायनिक वाष्प निक्षेपण

प्लाझ्मा गुणधर्म
प्लाझ्मा-वर्धित रासायनिक बाष्प संचयनात प्लाझ्माचे स्वरूप असे आहे की ते वायू अवस्थेत रासायनिक अभिक्रिया सक्रिय करण्यासाठी प्लाझ्मामधील इलेक्ट्रॉनच्या गतिज उर्जेवर अवलंबून असते. प्लाझ्मा हा आयन, इलेक्ट्रॉन, तटस्थ अणू आणि रेणूंचा संग्रह असल्याने, तो मॅक्रोस्कोपिक पातळीवर विद्युतदृष्ट्या तटस्थ असतो. प्लाझ्मामध्ये, प्लाझ्माच्या अंतर्गत उर्जेमध्ये मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा साठवली जाते. प्लाझ्मा मूळतः गरम प्लाझ्मा आणि थंड प्लाझ्मामध्ये विभागलेला असतो. PECVD प्रणालीमध्ये तो थंड प्लाझ्मा असतो जो कमी दाबाच्या वायू डिस्चार्जमुळे तयार होतो. काहीशे Pa पेक्षा कमी दाबाच्या डिस्चार्जमुळे तयार होणारा हा प्लाझ्मा एक असंतुलित वायू प्लाझ्मा असतो.
या प्लाझ्माचे स्वरूप खालीलप्रमाणे आहे:
(१) इलेक्ट्रॉन आणि आयनांची अनियमित थर्मल गती त्यांच्या निर्देशित गतीपेक्षा जास्त असते.
(२) त्याची आयनीकरण प्रक्रिया प्रामुख्याने वेगवान इलेक्ट्रॉनांच्या वायू रेणूंशी टक्कर झाल्यामुळे होते.
(३) इलेक्ट्रॉनची सरासरी थर्मल गती ऊर्जा रेणू, अणू, आयन आणि मुक्त रॅडिकल्स सारख्या जड कणांपेक्षा १ ते २ ऑर्डर जास्त असते.
(४) इलेक्ट्रॉन आणि जड कणांच्या टक्करीनंतर होणारे ऊर्जेचे नुकसान टक्करींमधील विद्युत क्षेत्राद्वारे भरून काढता येते.
कमी-तापमानाच्या असंतुलित नसलेल्या प्लाझ्माचे वर्णन कमी संख्येच्या पॅरामीटर्ससह करणे कठीण आहे, कारण ते PECVD प्रणालीमध्ये कमी-तापमानाच्या असंतुलित नसलेल्या प्लाझ्मा आहे, जिथे इलेक्ट्रॉन तापमान Te हे जड कणांच्या तापमान Tj सारखे नसते. PECVD तंत्रज्ञानामध्ये, प्लाझ्माचे प्राथमिक कार्य रासायनिकदृष्ट्या सक्रिय आयन आणि मुक्त-रॅडिकल्स तयार करणे आहे. हे आयन आणि मुक्त-रॅडिकल्स वायू टप्प्यात इतर आयन, अणू आणि रेणूंशी प्रतिक्रिया देतात किंवा सब्सट्रेट पृष्ठभागावर जाळीचे नुकसान आणि रासायनिक अभिक्रिया घडवतात आणि सक्रिय पदार्थाचे उत्पन्न हे इलेक्ट्रॉन घनता, अभिक्रियाक एकाग्रता आणि उत्पन्न गुणांकाचे कार्य आहे. दुसऱ्या शब्दांत, सक्रिय पदार्थाचे उत्पन्न टक्करच्या वेळी विद्युत क्षेत्राची ताकद, वायू दाब आणि कणांच्या सरासरी मुक्त श्रेणीवर अवलंबून असते. उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनच्या टक्करमुळे प्लाझ्मामधील अभिक्रियाक वायू विलग होत असल्याने, रासायनिक अभिक्रियेचा सक्रियकरण अडथळा दूर करता येतो आणि अभिक्रियाक वायूचे तापमान कमी करता येते. PECVD आणि पारंपारिक CVD मधील मुख्य फरक म्हणजे रासायनिक अभिक्रियेचे थर्मोडायनामिक तत्वे भिन्न आहेत. प्लाझ्मामधील वायू रेणूंचे पृथक्करण निवडक नसते, म्हणून PECVD द्वारे जमा होणारा फिल्म लेयर पारंपारिक CVD पेक्षा पूर्णपणे वेगळा असतो. PECVD द्वारे तयार होणारी फेज रचना समतोल नसलेली अद्वितीय असू शकते आणि त्याची निर्मिती आता समतोल गतीशास्त्राद्वारे मर्यादित नाही. सर्वात सामान्य फिल्म लेयर म्हणजे आकारहीन अवस्था.

PECVD वैशिष्ट्ये
(१) कमी निक्षेपण तापमान.
(२) पडदा/बेस मटेरियलच्या रेषीय विस्तार गुणांकाच्या विसंगतीमुळे होणारा अंतर्गत ताण कमी करा.
(३) निक्षेपण दर तुलनेने जास्त आहे, विशेषतः कमी तापमान निक्षेपण, जे आकारहीन आणि सूक्ष्मक्रिस्टलाइन फिल्म मिळविण्यासाठी अनुकूल आहे.

PECVD च्या कमी तापमान प्रक्रियेमुळे, थर्मल नुकसान कमी करता येते, फिल्म लेयर आणि सब्सट्रेट मटेरियलमधील परस्पर प्रसार आणि प्रतिक्रिया कमी करता येते, इत्यादी, जेणेकरून इलेक्ट्रॉनिक घटक बनवण्यापूर्वी किंवा पुनर्कामाची आवश्यकता असल्यास दोन्हीवर लेप करता येईल. अल्ट्रा-लार्ज स्केल इंटिग्रेटेड सर्किट्स (VLSI, ULSI) च्या निर्मितीसाठी, PECVD तंत्रज्ञानाचा वापर अल इलेक्ट्रोड वायरिंगच्या निर्मितीनंतर अंतिम संरक्षक फिल्म म्हणून सिलिकॉन नायट्राइड फिल्म (SiN) तयार करण्यासाठी, तसेच फ्लॅटनिंग आणि इंटरलेयर इन्सुलेशन म्हणून सिलिकॉन ऑक्साईड फिल्म तयार करण्यासाठी यशस्वीरित्या केला जातो. पातळ-फिल्म उपकरणे म्हणून, PECVD तंत्रज्ञानाचा वापर LCD डिस्प्ले इत्यादींसाठी पातळ-फिल्म ट्रान्झिस्टर (TFTs) च्या निर्मितीसाठी देखील यशस्वीरित्या केला गेला आहे, ज्यामध्ये सक्रिय मॅट्रिक्स पद्धतीमध्ये काचेचा सब्सट्रेट म्हणून वापर केला जातो. मोठ्या प्रमाणात आणि उच्च एकात्मतेसाठी एकात्मिक सर्किट्सच्या विकासासह आणि कंपाऊंड सेमीकंडक्टर उपकरणांचा व्यापक वापर करून, PECVD कमी तापमानात आणि उच्च इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्रक्रियांवर करणे आवश्यक आहे. ही आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी, कमी तापमानात उच्च फ्लॅटनेस फिल्म संश्लेषित करू शकणारे तंत्रज्ञान विकसित करावे लागेल. SiN आणि SiOx फिल्म्सचा ECR प्लाझ्मा आणि हेलिकल प्लाझ्मासह नवीन प्लाझ्मा केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (PCVD) तंत्रज्ञानाचा वापर करून मोठ्या प्रमाणात अभ्यास केला गेला आहे आणि मोठ्या प्रमाणात इंटिग्रेटेड सर्किट्स इत्यादींसाठी इंटरलेयर इन्सुलेशन फिल्म्सच्या वापरात ते व्यावहारिक पातळीवर पोहोचले आहेत.