Mga katangian ng plasma
Ang katangian ng plasma sa plasma-enhanced chemical vapor deposition ay umaasa ito sa kinetic energy ng mga electron sa plasma upang maisaaktibo ang mga kemikal na reaksyon sa gas phase. Dahil ang plasma ay isang koleksyon ng mga ion, electron, neutral na atomo at molekula, ito ay electrically neutral sa antas ng macroscopic. Sa isang plasma, isang malaking halaga ng enerhiya ang nakaimbak sa internal energy ng plasma. Ang plasma ay orihinal na nahahati sa mainit na plasma at malamig na plasma. Sa sistemang PECVD, ito ay malamig na plasma na nabubuo sa pamamagitan ng low pressure gas discharge. Ang plasma na ito na ginawa ng low pressure discharge na mas mababa sa ilang daang Pa ay isang non-equilibrium gas plasma.
Ang katangian ng plasma na ito ay ang mga sumusunod:
(1) Ang hindi regular na thermal motion ng mga electron at ion ay lumalampas sa kanilang direktang galaw.
(2) Ang proseso ng ionisasyon nito ay pangunahing sanhi ng banggaan ng mabibilis na elektron sa mga molekula ng gas.
(3) Ang karaniwang enerhiya ng thermal motion ng mga electron ay 1 hanggang 2 order ng magnitude na mas mataas kaysa sa mabibigat na partikulo, tulad ng mga molekula, atomo, ion at free radical.
(4) Ang pagkawala ng enerhiya pagkatapos ng banggaan ng mga electron at mabibigat na partikulo ay maaaring mapunan mula sa electric field sa pagitan ng mga banggaan.
Mahirap tukuyin ang isang low-temperature nonequilibrium plasma na may maliit na bilang ng mga parameter, dahil ito ay isang low-temperature nonequilibrium plasma sa isang PECVD system, kung saan ang electron temperature na Te ay hindi katulad ng temperature na Tj ng mabibigat na particle. Sa teknolohiya ng PECVD, ang pangunahing tungkulin ng plasma ay ang paggawa ng mga chemically active ions at free-radicals. Ang mga ions at free-radicals na ito ay tumutugon sa iba pang mga ions, atoms at molecules sa gas phase o nagdudulot ng pinsala sa lattice at mga kemikal na reaksyon sa ibabaw ng substrate, at ang ani ng aktibong materyal ay isang function ng electron density, konsentrasyon ng reactant at yield coefficient. Sa madaling salita, ang ani ng aktibong materyal ay nakasalalay sa lakas ng electric field, presyon ng gas, at ang average na free range ng mga particle sa oras ng banggaan. Habang ang reactant gas sa plasma ay naghihiwalay dahil sa banggaan ng mga high-energy electrons, ang activation barrier ng kemikal na reaksyon ay maaaring malampasan at ang temperatura ng reactant gas ay maaaring mabawasan. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng PECVD at conventional CVD ay ang mga thermodynamic na prinsipyo ng kemikal na reaksyon ay magkaiba. Ang paghihiwalay ng mga molekula ng gas sa plasma ay hindi pumipili, kaya ang layer ng pelikula na idineposito ng PECVD ay ganap na naiiba sa kumbensyonal na CVD. Ang komposisyon ng yugto na nalilikha ng PECVD ay maaaring kakaiba sa non-equilibrium, at ang pagbuo nito ay hindi na limitado ng equilibrium kinetics. Ang pinakakaraniwang layer ng pelikula ay amorphous state.
Mga tampok ng PECVD
(1) Mababang temperatura ng deposisyon.
(2) Bawasan ang panloob na stress na dulot ng hindi pagtutugma ng linear expansion coefficient ng membrane/base material.
(3) Medyo mataas ang antas ng deposisyon, lalo na ang deposisyon sa mababang temperatura, na nakakatulong sa pagkuha ng mga amorphous at microcrystalline na pelikula.
Dahil sa proseso ng mababang temperatura ng PECVD, maaaring mabawasan ang pinsala sa init, mabawasan ang mutual diffusion at reaksyon sa pagitan ng film layer at substrate material, atbp., upang ang mga elektronikong bahagi ay ma-coat bago gawin ang mga ito o dahil sa pangangailangang muling pag-aayos. Para sa paggawa ng ultra-large scale integrated circuits (VLSI, ULSI), ang teknolohiyang PECVD ay matagumpay na inilalapat sa pagbuo ng silicon nitride film (SiN) bilang pangwakas na protective film pagkatapos mabuo ang Al electrode wiring, pati na rin ang pagpapatag at pagbuo ng silicon oxide film bilang interlayer insulation. Bilang mga thin-film device, ang teknolohiyang PECVD ay matagumpay ding nailapat sa paggawa ng thin-film transistors (TFTs) para sa mga LCD display, atbp., gamit ang salamin bilang substrate sa active matrix method. Sa pag-unlad ng mga integrated circuits sa mas malaking sukat at mas mataas na integration at ang malawakang paggamit ng mga compound semiconductor device, ang PECVD ay kinakailangang isagawa sa mas mababang temperatura at mas mataas na proseso ng electron energy. Upang matugunan ang kinakailangang ito, ang mga teknolohiyang maaaring mag-synthesize ng mas mataas na flatness films sa mas mababang temperatura ay kailangang paunlarin. Ang mga pelikulang SiN at SiOx ay malawakang pinag-aralan gamit ang ECR plasma at isang bagong teknolohiya ng plasma chemical vapor deposition (PCVD) na may helical plasma, at umabot na sa praktikal na antas sa paggamit ng mga interlayer insulation film para sa mas malalaking integrated circuits, atbp.
Oras ng pag-post: Nob-08-2022