प्लाझ्मा वर्धित रासायनिक बाष्प निक्षेपण

प्लाझ्मा गुणधर्म
प्लाझ्मा-वर्धित रासायनिक बाष्प निक्षेपणामध्ये (PECVD) प्लाझ्माचे स्वरूप असे आहे की, वायू अवस्थेतील रासायनिक अभिक्रिया सक्रिय करण्यासाठी तो प्लाझ्मामधील इलेक्ट्रॉनच्या गतिज ऊर्जेवर अवलंबून असतो. प्लाझ्मा हा आयन, इलेक्ट्रॉन, उदासीन अणू आणि रेणू यांचा समूह असल्याने, तो स्थूल पातळीवर विद्युतदृष्ट्या उदासीन असतो. प्लाझ्मामध्ये, मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा प्लाझ्माच्या अंतर्गत ऊर्जेमध्ये साठवलेली असते. प्लाझ्माचे मूळतः उष्ण प्लाझ्मा आणि शीत प्लाझ्मा असे विभाजन केले जाते. PECVD प्रणालीमध्ये, कमी दाबाच्या वायू विसर्जनाद्वारे शीत प्लाझ्मा तयार होतो. काहीशे Pa पेक्षा कमी दाबाच्या विसर्जनाद्वारे तयार होणारा हा प्लाझ्मा एक असंतुलित वायू प्लाझ्मा असतो.
या प्लाझ्माचे स्वरूप पुढीलप्रमाणे आहे:
(1) इलेक्ट्रॉन आणि आयन यांची अनियमित औष्णिक गती त्यांच्या निर्देशित गतीपेक्षा जास्त असते.
(2) त्याची आयनीकरण प्रक्रिया प्रामुख्याने वेगवान इलेक्ट्रॉन आणि वायू रेणू यांच्यातील टक्करमुळे होते.
(3) इलेक्ट्रॉनची सरासरी औष्णिक गतीज ऊर्जा ही रेणू, अणू, आयन आणि मुक्त मूलक यांसारख्या जड कणांपेक्षा 1 ते 2 पटीने जास्त असते.
(4) इलेक्ट्रॉन आणि जड कणांच्या टक्करानंतर होणारी ऊर्जेची हानी टक्करांमधील विद्युत क्षेत्रातून भरून काढता येते.
कमी तापमानाच्या असंतुलित प्लाझ्माचे वर्णन कमी पॅरामीटर्सच्या आधारे करणे कठीण आहे, कारण तो PECVD प्रणालीमधील कमी तापमानाचा असंतुलित प्लाझ्मा असतो, जिथे इलेक्ट्रॉनचे तापमान Te हे जड कणांच्या तापमान Tj इतके नसते. PECVD तंत्रज्ञानामध्ये, प्लाझ्माचे मुख्य कार्य रासायनिक दृष्ट्या सक्रिय आयन आणि फ्री-रॅडिकल्स तयार करणे हे आहे. हे आयन आणि फ्री-रॅडिकल्स वायू अवस्थेतील इतर आयन, अणू आणि रेणूंशी अभिक्रिया करतात किंवा सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर लॅटिस डॅमेज आणि रासायनिक अभिक्रिया घडवतात, आणि सक्रिय पदार्थाचे उत्पादन हे इलेक्ट्रॉन घनता, अभिकारकांची संहती आणि उत्पादन गुणांक यांचे कार्य असते. दुसऱ्या शब्दांत, सक्रिय पदार्थाचे उत्पादन हे विद्युत क्षेत्राची तीव्रता, वायूचा दाब आणि टक्करीच्या वेळी कणांच्या सरासरी मुक्त पल्ला यावर अवलंबून असते. प्लाझ्मामधील अभिकारक वायू उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनच्या टक्करीमुळे विघटित होत असल्याने, रासायनिक अभिक्रियेचा सक्रियकरण अडथळा पार करता येतो आणि अभिकारक वायूचे तापमान कमी करता येते. PECVD आणि पारंपरिक CVD मधील मुख्य फरक हा आहे की रासायनिक अभिक्रियेची थर्मोडायनॅमिक तत्त्वे भिन्न आहेत. प्लाझ्मामधील वायूच्या रेणूंचे विघटन निवडक नसते, त्यामुळे PECVD द्वारे जमा होणारा फिल्मचा थर पारंपरिक CVD पेक्षा पूर्णपणे वेगळा असतो. PECVD द्वारे तयार होणारी प्रावस्था रचना असंतुलित आणि अद्वितीय असू शकते, आणि तिची निर्मिती आता संतुलन गतिकीने मर्यादित राहत नाही. सर्वात वैशिष्ट्यपूर्ण फिल्मचा थर अस्फटिकी अवस्थेत असतो.

PECVD वैशिष्ट्ये
(1) कमी निक्षेपण तापमान.
(2) पडदा/आधार सामग्रीच्या रेषीय विस्तार गुणांकातील तफावतीमुळे होणारा अंतर्गत ताण कमी करा.
(3) निक्षेपण दर तुलनेने जास्त आहे, विशेषतः कमी तापमानाचे निक्षेपण, जे अनाकार आणि सूक्ष्मस्फटिकी फिल्म्स मिळविण्यासाठी अनुकूल आहे.

PECVD च्या कमी तापमानाच्या प्रक्रियेमुळे, औष्णिक नुकसान कमी करता येते, फिल्म लेयर आणि सबस्ट्रेट मटेरियलमधील परस्पर प्रसार आणि अभिक्रिया कमी करता येते, इत्यादी. त्यामुळे इलेक्ट्रॉनिक घटकांना ते बनवण्यापूर्वी किंवा पुनर्कामाच्या गरजेनुसार लेप देता येतो. अल्ट्रा-लार्ज स्केल इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या (VLSI, ULSI) निर्मितीसाठी, PECVD तंत्रज्ञान Al इलेक्ट्रोड वायरिंगच्या निर्मितीनंतर अंतिम संरक्षक फिल्म म्हणून सिलिकॉन नायट्राइड फिल्म (SiN) तयार करण्यासाठी, तसेच सपाटीकरण आणि इंटरलेअर इन्सुलेशन म्हणून सिलिकॉन ऑक्साईड फिल्म तयार करण्यासाठी यशस्वीरित्या वापरले जाते. थिन-फिल्म उपकरणांच्या बाबतीत, ॲक्टिव्ह मॅट्रिक्स पद्धतीमध्ये सबस्ट्रेट म्हणून काच वापरून LCD डिस्प्ले इत्यादींसाठी थिन-फिल्म ट्रान्झिस्टर (TFTs) तयार करण्याकरिता देखील PECVD तंत्रज्ञान यशस्वीरित्या वापरले गेले आहे. इंटिग्रेटेड सर्किट्सचा मोठ्या प्रमाणावर आणि उच्च एकात्मतेकडे विकास आणि संयुक्त सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या व्यापक वापरामुळे, PECVD प्रक्रिया कमी तापमानात आणि उच्च इलेक्ट्रॉन ऊर्जेवर करणे आवश्यक झाले आहे. ही गरज पूर्ण करण्यासाठी, कमी तापमानात अधिक सपाट फिल्म्स तयार करू शकणारे तंत्रज्ञान विकसित करणे आवश्यक आहे. ECR प्लाझ्मा आणि हेलिकल प्लाझ्मासह नवीन प्लाझ्मा केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (PCVD) तंत्रज्ञानाचा वापर करून SiN आणि SiOx फिल्म्सचा विस्तृतपणे अभ्यास केला गेला आहे, आणि मोठ्या प्रमाणात एकात्मिक सर्किट्स इत्यादींसाठी इंटरलेअर इन्सुलेशन फिल्म्सच्या वापरामध्ये त्या व्यावहारिक पातळीवर पोहोचल्या आहेत.