Właściwości plazmy
Charakter plazmy we wspomaganym plazmą chemicznego osadzania z fazy gazowej polega na tym, że opiera się ona na energii kinetycznej elektronów w plazmie, aby aktywować reakcje chemiczne w fazie gazowej.Ponieważ plazma jest zbiorem jonów, elektronów, neutralnych atomów i cząsteczek, jest elektrycznie obojętna na poziomie makroskopowym.W plazmie duża ilość energii jest magazynowana w energii wewnętrznej plazmy.Plazma jest pierwotnie podzielona na gorącą plazmę i zimną plazmę.w systemie PECVD jest to zimna plazma, która powstaje w wyniku wyładowania gazu pod niskim ciśnieniem.Ta plazma wytwarzana przez wyładowanie pod niskim ciśnieniem poniżej kilkuset Pa jest nierównowagową plazmą gazową.
Natura tej plazmy jest następująca:
(1) Nieregularny ruch termiczny elektronów i jonów przekracza ich ruch kierunkowy.
(2) Jego proces jonizacji jest spowodowany głównie zderzeniami szybkich elektronów z cząsteczkami gazu.
(3) Średnia energia ruchu termicznego elektronów jest o 1 do 2 rzędów wielkości wyższa niż w przypadku ciężkich cząstek, takich jak cząsteczki, atomy, jony i wolne rodniki.
(4) Straty energii po zderzeniu elektronów i ciężkich cząstek można skompensować polem elektrycznym między zderzeniami.
Trudno jest scharakteryzować niskotemperaturową plazmę nierównowagową za pomocą małej liczby parametrów, ponieważ jest to niskotemperaturowa plazma nierównowagowa w układzie PECVD, w którym temperatura elektronów Te nie jest taka sama jak temperatura Tj cząstek ciężkich.W technologii PECVD podstawową funkcją plazmy jest wytwarzanie aktywnych chemicznie jonów i wolnych rodników.Jony te i wolne rodniki reagują z innymi jonami, atomami i cząsteczkami w fazie gazowej lub powodują uszkodzenia sieci i reakcje chemiczne na powierzchni podłoża, a wydajność materiału aktywnego jest funkcją gęstości elektronowej, stężenia reagentów i współczynnika wydajności.Innymi słowy, wydajność materiału aktywnego zależy od natężenia pola elektrycznego, ciśnienia gazu i średniego swobodnego zasięgu cząstek w momencie zderzenia.Ponieważ reagent gazowy w plazmie dysocjuje w wyniku zderzenia wysokoenergetycznych elektronów, można pokonać barierę aktywacji reakcji chemicznej i obniżyć temperaturę gazu reagentowego.Główna różnica między PECVD a konwencjonalnym CVD polega na tym, że zasady termodynamiczne reakcji chemicznej są różne.Dysocjacja cząsteczek gazu w plazmie jest nieselektywna, więc warstwa filmu osadzana przez PECVD jest zupełnie inna niż konwencjonalne CVD.Skład fazowy wytwarzany przez PECVD może być unikalny dla braku równowagi, a jego tworzenie nie jest już ograniczone przez kinetykę równowagi.Najbardziej typową warstwą filmu jest stan amorficzny.
Funkcje PECVD
(1) Niska temperatura osadzania.
(2) Zmniejsz naprężenia wewnętrzne spowodowane niedopasowaniem współczynnika rozszerzalności liniowej membrany/materiału podstawowego.
(3) Szybkość osadzania jest stosunkowo wysoka, zwłaszcza osadzanie w niskiej temperaturze, co sprzyja otrzymywaniu filmów amorficznych i mikrokrystalicznych.
Dzięki niskotemperaturowemu procesowi PECVD można zmniejszyć uszkodzenia termiczne, zmniejszyć wzajemną dyfuzję i reakcję między warstwą folii a materiałem podłoża itp., dzięki czemu elementy elektroniczne mogą być powlekane zarówno przed ich wykonaniem, jak i ze względu na potrzebę do przeróbki.Do produkcji układów scalonych o bardzo dużej skali (VLSI, ULSI) technologia PECVD jest z powodzeniem stosowana do tworzenia warstwy azotku krzemu (SiN) jako końcowej warstwy ochronnej po uformowaniu okablowania elektrody Al, a także do spłaszczania i tworzenie warstwy tlenku krzemu jako izolacji międzywarstwowej.Jako urządzenia cienkowarstwowe technologia PECVD została również z powodzeniem zastosowana do produkcji tranzystorów cienkowarstwowych (TFT) do wyświetlaczy LCD itp., Wykorzystując szkło jako podłoże w metodzie aktywnej matrycy.Wraz z rozwojem układów scalonych na większą skalę i wyższą integracją oraz szerokim zastosowaniem złożonych urządzeń półprzewodnikowych, PECVD musi być przeprowadzany w procesach o niższej temperaturze i wyższej energii elektronów.Aby sprostać temu wymaganiu, mają zostać opracowane technologie umożliwiające syntezę folii o większej płaskości w niższych temperaturach.Folie SiN i SiOx były szeroko badane przy użyciu plazmy ECR i nowej technologii plazmowego osadzania chemicznego z fazy gazowej (PCVD) z plazmą helikalną i osiągnęły praktyczny poziom w stosowaniu międzywarstwowych folii izolacyjnych w układach scalonych na większą skalę itp.
Czas postu: 08-11-2022