Vetitë e plazmës
Natyra e plazmës në depozitimin kimik të avullit të përforcuar me plazmë është se ajo mbështetet në energjinë kinetike të elektroneve në plazmë për të aktivizuar reaksionet kimike në fazën e gazit. Meqenëse plazma është një koleksion jonesh, elektronesh, atomesh dhe molekulash neutrale, ajo është elektrikisht neutrale në nivelin makroskopik. Në një plazmë, një sasi e madhe energjie ruhet në energjinë e brendshme të plazmës. Plazma fillimisht ndahet në plazmë të nxehtë dhe plazmë të ftohtë. Në sistemin PECVD është plazmë e ftohtë e cila formohet nga shkarkimi i gazit me presion të ulët. Kjo plazmë e prodhuar nga një shkarkim me presion të ulët nën disa qindra Pa është një plazmë gazi jo në ekuilibër.
Natyra e kësaj plazme është si më poshtë:
(1) Lëvizja termike e çrregullt e elektroneve dhe joneve tejkalon lëvizjen e tyre të drejtuar.
(2) Procesi i jonizimit të tij shkaktohet kryesisht nga përplasja e elektroneve të shpejta me molekulat e gazit.
(3) Energjia mesatare e lëvizjes termike të elektroneve është 1 deri në 2 urdhra madhësie më e lartë se ajo e grimcave të rënda, siç janë molekulat, atomet, jonet dhe radikalet e lira.
(4) Humbja e energjisë pas përplasjes së elektroneve dhe grimcave të rënda mund të kompensohet nga fusha elektrike midis përplasjeve.
Është e vështirë të karakterizohet një plazmë jo ekuilibër në temperaturë të ulët me një numër të vogël parametrash, sepse është një plazmë jo ekuilibër në temperaturë të ulët në një sistem PECVD, ku temperatura e elektroneve Te nuk është e njëjtë me temperaturën Tj të grimcave të rënda. Në teknologjinë PECVD, funksioni kryesor i plazmës është të prodhojë jone kimikisht aktive dhe radikale të lira. Këta jone dhe radikale të lira reagojnë me jone, atome dhe molekula të tjera në fazën e gaztë ose shkaktojnë dëmtime të rrjetës dhe reaksione kimike në sipërfaqen e substratit, dhe rendimenti i materialit aktiv është një funksion i dendësisë së elektroneve, përqendrimit të reaktantit dhe koeficientit të rendimentit. Me fjalë të tjera, rendimenti i materialit aktiv varet nga forca e fushës elektrike, presioni i gazit dhe diapazoni mesatar i lirë i grimcave në kohën e përplasjes. Ndërsa gazi reaktant në plazmë shkëputet për shkak të përplasjes së elektroneve me energji të lartë, barriera e aktivizimit të reaksionit kimik mund të kapërcehet dhe temperatura e gazit reaktant mund të reduktohet. Dallimi kryesor midis PECVD dhe CVD konvencional është se parimet termodinamike të reaksionit kimik janë të ndryshme. Disociimi i molekulave të gazit në plazmë është joselektiv, kështu që shtresa e filmit e depozituar nga PECVD është krejtësisht e ndryshme nga CVD konvencionale. Përbërja e fazës e prodhuar nga PECVD mund të jetë unike jo-ekuilibër, dhe formimi i saj nuk kufizohet më nga kinetika e ekuilibrit. Shtresa më tipike e filmit është gjendja amorfe.
Karakteristikat e PECVD
(1) Temperaturë e ulët depozitimi.
(2) Zvogëloni stresin e brendshëm të shkaktuar nga mospërputhja e koeficientit të zgjerimit linear të materialit membranë/bazë.
(3) Shkalla e depozitimit është relativisht e lartë, veçanërisht depozitimi në temperatura të ulëta, gjë që është e favorshme për marrjen e filmave amorfë dhe mikrokristaline.
Për shkak të procesit me temperaturë të ulët të PECVD, dëmtimi termik mund të reduktohet, difuzioni i ndërsjellë dhe reagimi midis shtresës së filmit dhe materialit të substratit mund të reduktohet, etj., në mënyrë që komponentët elektronikë të mund të veshen si para se të prodhohen ashtu edhe për shkak të nevojës për ripërpunim. Për prodhimin e qarqeve të integruara në shkallë ultra të madhe (VLSI, ULSI), teknologjia PECVD është aplikuar me sukses në formimin e filmit të nitritit të silikonit (SiN) si filmi mbrojtës përfundimtar pas formimit të instalimeve elektrike të elektrodës Al, si dhe në rrafshimin dhe formimin e filmit të oksidit të silikonit si izolim ndërmjet shtresave. Si pajisje me film të hollë, teknologjia PECVD është aplikuar me sukses edhe në prodhimin e transistorëve me film të hollë (TFT) për ekranet LCD, etj., duke përdorur qelq si substrat në metodën e matricës aktive. Me zhvillimin e qarqeve të integruara në shkallë më të madhe dhe integrim më të lartë dhe përdorimin gjerësisht të pajisjeve gjysmëpërçuese të përbëra, PECVD kërkohet të kryhet në temperatura më të ulëta dhe procese me energji më të lartë elektronike. Për të përmbushur këtë kërkesë, duhet të zhvillohen teknologji që mund të sintetizojnë filma me rrafshësi më të lartë në temperatura më të ulëta. Filmat SiN dhe SiOx janë studiuar gjerësisht duke përdorur plazmën ECR dhe një teknologji të re të depozitimit kimik të avullit në plazmë (PCVD) me një plazmë helikoidale, dhe kanë arritur një nivel praktik në përdorimin e filmave izolues ndërshtresorë për qarqe të integruara në shkallë më të madhe, etj.
Koha e postimit: 08 nëntor 2022