Својства плазме
Природа плазме у хемијском таложењу из парне фазе уз помоћ плазме је да се ослања на кинетичку енергију електрона у плазми да би активирала хемијске реакције у гасној фази. Пошто је плазма скуп јона, електрона, неутралних атома и молекула, она је електрично неутрална на макроскопском нивоу. У плазми, велика количина енергије је ускладиштена у унутрашњој енергији плазме. Плазма је првобитно подељена на врућу плазму и хладну плазму. У PECVD систему, то је хладна плазма која се формира гасним пражњењем ниског притиска. Ова плазма произведена пражњењем ниског притиска испод неколико стотина Па је неравнотежна гасна плазма.
Природа ове плазме је следећа:
(1) Неправилно термално кретање електрона и јона премашује њихово усмерено кретање.
(2) Његов процес јонизације је углавном узрокован сударом брзих електрона са молекулима гаса.
(3) Просечна енергија топлотног кретања електрона је за 1 до 2 реда величине већа од енергије тешких честица, као што су молекули, атоми, јони и слободни радикали.
(4) Губитак енергије након судара електрона и тешких честица може се надокнадити из електричног поља између судара.
Тешко је окарактерисати неравнотежну плазму ниске температуре са малим бројем параметара, јер је то неравнотежна плазма ниске температуре у PECVD систему, где температура електрона Te није иста као температура Tj тешких честица. У PECVD технологији, примарна функција плазме је да производи хемијски активне јоне и слободне радикале. Ови јони и слободни радикали реагују са другим јонима, атомима и молекулима у гасној фази или изазивају оштећење решетке и хемијске реакције на површини супстрата, а принос активног материјала је функција густине електрона, концентрације реактаната и коефицијента приноса. Другим речима, принос активног материјала зависи од јачине електричног поља, притиска гаса и просечног слободног домета честица у тренутку судара. Како се реактант у плазми дисоцира услед судара електрона високе енергије, активациона баријера хемијске реакције може се превазићи и температура реактанта може се смањити. Главна разлика између PECVD и конвенционалног CVD је у томе што су термодинамички принципи хемијске реакције различити. Дисоцијација молекула гаса у плазми је неселективна, тако да је слој филма наталожен PECVD методом потпуно другачији од конвенционалног CVD-а. Фазни састав произведен PECVD методом може бити јединствен у неравнотежном стању, а његово формирање више није ограничено равнотежном кинетиком. Најтипичнији слој филма је аморфно стање.
Карактеристике PECVD-а
(1) Ниска температура таложења.
(2) Смањити унутрашњи напон изазван неусклађеношћу коефицијента линеарног ширења мембране/основног материјала.
(3) Брзина таложења је релативно висока, посебно таложење на ниским температурама, што погодује добијању аморфних и микрокристалних филмова.
Због нискотемпературног процеса PECVD, може се смањити термичко оштећење, међусобна дифузија и реакција између слоја филма и материјала подлоге итд., тако да се електронске компоненте могу премазати и пре него што се направе или због потребе за прерадом. За производњу интегрисаних кола ултра великих размера (VLSI, ULSI), PECVD технологија се успешно примењује на формирање филма силицијум нитрида (SiN) као завршног заштитног филма након формирања Al електродних ожичења, као и на спљоштење и формирање филма силицијум оксида као међуслојне изолације. Као танкослојни уређаји, PECVD технологија је такође успешно примењена на производњу танкослојних транзистора (TFT) за LCD дисплеје итд., користећи стакло као подлогу у методи активне матрице. Са развојем интегрисаних кола већих размера и веће интеграције и широком употребом сложених полупроводничких уређаја, PECVD је потребно да се изводи на нижим температурама и процесима са вишом енергијом електрона. Да би се испунио овај захтев, треба развити технологије које могу да синтетишу филмове веће равности на нижим температурама. SiN и SiOx филмови су опширно проучавани коришћењем ECR плазме и нове технологије плазмахемијског таложења из паре (PCVD) са хеликалном плазмом и достигли су практичан ниво у употреби међуслојних изолационих филмова за интегрисана кола већих размера итд.
Време објаве: 08.11.2022.