Plasmaegenskaper
Plasmas natur i plasmaforsterket kjemisk dampavsetning er at det er avhengig av den kinetiske energien til elektronene i plasmaet for å aktivere de kjemiske reaksjonene i gassfasen.Siden plasma er en samling av ioner, elektroner, nøytrale atomer og molekyler, er det elektrisk nøytralt på makroskopisk nivå.I et plasma er en stor mengde energi lagret i plasmaets indre energi.Plasma er opprinnelig delt inn i varmt plasma og kaldt plasma.i PECVD-systemet er det kaldt plasma som dannes ved lavtrykksgassutslipp.Dette plasmaet produsert av en lavtrykksutladning under noen hundre Pa er et gassplasma som ikke er likevekt.
Naturen til dette plasmaet er som følger:
(1) Uregelmessig termisk bevegelse av elektroner og ioner overskrider deres rettede bevegelse.
(2) Ioniseringsprosessen er hovedsakelig forårsaket av kollisjonen av raske elektroner med gassmolekyler.
(3) Den gjennomsnittlige termiske bevegelsesenergien til elektroner er 1 til 2 størrelsesordener høyere enn for tunge partikler, som molekyler, atomer, ioner og frie radikaler.
(4) Energitapet etter kollisjonen av elektroner og tunge partikler kan kompenseres fra det elektriske feltet mellom kollisjoner.
Det er vanskelig å karakterisere et lavtemperatur ikke-likevektsplasma med et lite antall parametere, fordi det er et lavtemperatur ikke-likevektsplasma i et PECVD-system, hvor elektrontemperaturen Te ikke er den samme som temperaturen Tj for de tunge partiklene.I PECVD-teknologi er plasmaets primære funksjon å produsere kjemisk aktive ioner og frie radikaler.Disse ionene og frie radikalene reagerer med andre ioner, atomer og molekyler i gassfasen eller forårsaker gitterskader og kjemiske reaksjoner på substratoverflaten, og utbyttet av aktivt materiale er en funksjon av elektrontetthet, reaktantkonsentrasjon og utbytteskoeffisient.Med andre ord avhenger utbyttet av aktivt materiale av den elektriske feltstyrken, gasstrykket og det gjennomsnittlige frie området til partiklene på kollisjonstidspunktet.Ettersom reaktantgassen i plasma dissosieres på grunn av kollisjonen av høyenergielektroner, kan aktiveringsbarrieren for den kjemiske reaksjonen overvinnes og temperaturen til reaktantgassen kan reduseres.Hovedforskjellen mellom PECVD og konvensjonell CVD er at de termodynamiske prinsippene for den kjemiske reaksjonen er forskjellige.Dissosiasjonen av gassmolekyler i plasma er ikke-selektiv, så filmlaget avsatt av PECVD er helt forskjellig fra konvensjonell CVD.Fasesammensetningen produsert av PECVD kan være ikke-likevekt unik, og dens dannelse er ikke lenger begrenset av likevektskinetikken.Det mest typiske filmlaget er amorf tilstand.
PECVD-funksjoner
(1) Lav deponeringstemperatur.
(2) Reduser den indre spenningen forårsaket av misforholdet mellom den lineære ekspansjonskoeffisienten til membranen/basematerialet.
(3) Avsetningshastigheten er relativt høy, spesielt lavtemperaturavsetning, noe som bidrar til å oppnå amorfe og mikrokrystallinske filmer.
På grunn av lavtemperaturprosessen til PECVD kan termisk skade reduseres, gjensidig diffusjon og reaksjon mellom filmlaget og substratmaterialet kan reduseres, etc., slik at elektroniske komponenter kan belegges både før de lages eller på grunn av behovet for omarbeiding.For produksjon av integrerte kretser i ultrastor skala (VLSI, ULSI), er PECVD-teknologien vellykket brukt på dannelsen av silisiumnitridfilm (SiN) som den endelige beskyttelsesfilmen etter dannelsen av Al-elektrodeledninger, samt utflating og dannelse av silisiumoksidfilm som mellomlagsisolasjon.Som tynnfilmsenheter har PECVD-teknologi også blitt brukt med suksess for produksjon av tynnfilmtransistorer (TFT-er) for LCD-skjermer, etc., ved bruk av glass som underlag i den aktive matrisemetoden.Med utviklingen av integrerte kretser til større skala og høyere integrasjon og utstrakt bruk av sammensatte halvlederenheter, kreves det at PECVD utføres ved lavere temperatur og høyere elektronenergiprosesser.For å møte dette kravet skal det utvikles teknologier som kan syntetisere filmer med høyere flathet ved lavere temperaturer.SiN- og SiOx-filmene har blitt studert omfattende ved bruk av ECR-plasma og en ny plasmakjemisk dampavsetningsteknologi (PCVD) med spiralformet plasma, og har nådd et praktisk nivå i bruken av mellomlagsisolasjonsfilmer for integrerte kretsløp i større skala, etc.
Innleggstid: Nov-08-2022