Lastnosti plazme
Narava plazme pri plazemsko izboljšanem kemičnem nanašanju iz pare je, da se za aktiviranje kemijskih reakcij v plinski fazi zanaša na kinetično energijo elektronov v plazmi. Ker je plazma skupek ionov, elektronov, nevtralnih atomov in molekul, je na makroskopski ravni električno nevtralna. V plazmi je velika količina energije shranjena v notranji energiji plazme. Plazma je prvotno razdeljena na vročo plazmo in hladno plazmo. V sistemu PECVD je hladna plazma tista, ki nastane z nizkotlačnim plinskim praznjenjem. Ta plazma, ki nastane z nizkotlačnim praznjenjem pod nekaj sto Pa, je neravnovesna plinska plazma.
Narava te plazme je naslednja:
(1) Neenakomerno toplotno gibanje elektronov in ionov presega njihovo usmerjeno gibanje.
(2) Njegov ionizacijski proces je v glavnem posledica trka hitrih elektronov z molekulami plina.
(3) Povprečna energija toplotnega gibanja elektronov je za 1 do 2 velikostna reda višja od energije težkih delcev, kot so molekule, atomi, ioni in prosti radikali.
(4) Izgubo energije po trku elektronov in težkih delcev je mogoče kompenzirati z električnim poljem med trki.
Nizkotemperaturno neravnovesno plazmo je težko opisati z majhnim številom parametrov, ker gre za nizkotemperaturno neravnovesno plazmo v sistemu PECVD, kjer temperatura elektronov Te ni enaka temperaturi Tj težkih delcev. V tehnologiji PECVD je primarna funkcija plazme proizvodnja kemično aktivnih ionov in prostih radikalov. Ti ioni in prosti radikali reagirajo z drugimi ioni, atomi in molekulami v plinski fazi ali povzročajo poškodbe mreže in kemijske reakcije na površini substrata, izkoristek aktivne snovi pa je odvisen od gostote elektronov, koncentracije reaktantov in koeficienta izkoristka. Z drugimi besedami, izkoristek aktivne snovi je odvisen od jakosti električnega polja, tlaka plina in povprečnega prostega dosega delcev v času trka. Ko reaktant v plazmi disociira zaradi trka visokoenergijskih elektronov, je mogoče premagati aktivacijsko oviro kemijske reakcije in znižati temperaturo reaktanta. Glavna razlika med PECVD in konvencionalnim CVD je v tem, da so termodinamična načela kemijske reakcije drugačna. Disociacija molekul plina v plazmi je neselektivna, zato se filmska plast, ki jo nanese PECVD, popolnoma razlikuje od običajne CVD. Fazna sestava, ki jo ustvari PECVD, je lahko edinstvena v neravnovesnem stanju in njena tvorba ni več omejena z ravnotežno kinetiko. Najbolj tipična filmska plast je amorfno stanje.
Značilnosti PECVD
(1) Nizka temperatura nanašanja.
(2) Zmanjšajte notranjo napetost, ki jo povzroča neusklajenost koeficienta linearnega raztezanja membrane/osnovnega materiala.
(3) Hitrost nanašanja je relativno visoka, zlasti nanašanje pri nizki temperaturi, kar omogoča pridobivanje amorfnih in mikrokristalnih filmov.
Zaradi nizkotemperaturnega postopka PECVD se lahko zmanjšajo toplotne poškodbe, medsebojna difuzija in reakcija med filmsko plastjo in substratom itd., tako da je mogoče elektronske komponente prevleči tako pred izdelavo kot zaradi potrebe po ponovni obdelavi. Za izdelavo ultra velikih integriranih vezij (VLSI, ULSI) se tehnologija PECVD uspešno uporablja za oblikovanje silicijevega nitrida (SiN) kot končne zaščitne folije po oblikovanju Al elektrodnih žic, pa tudi za sploščevanje in oblikovanje silicijevega oksidnega filma kot vmesne izolacije. Kot tankoplastne naprave se tehnologija PECVD uspešno uporablja tudi za izdelavo tankoplastnih tranzistorjev (TFT) za LCD zaslone itd., pri čemer se v metodi aktivne matrike uporablja steklo kot substrat. Z razvojem integriranih vezij za večji obseg in večjo integracijo ter široko uporabo sestavljenih polprevodniških naprav je treba PECVD izvajati pri nižjih temperaturah in višji energiji elektronov. Za izpolnitev te zahteve je treba razviti tehnologije, ki lahko sintetizirajo filme z višjo ravnino pri nižjih temperaturah. Filmi SiN in SiOx so bili obsežno preučeni z uporabo ECR plazme in nove tehnologije plazemsko-kemijskega nanašanja s paro (PCVD) s spiralno plazmo ter so dosegli praktično raven pri uporabi medplastnih izolacijskih filmov za večja integrirana vezja itd.
Čas objave: 8. november 2022