PECVD процес

Плазмено усилено химическо отлагане на пари (PECVD) е широко използвана технология в производството на чипове. Той използва кинетичната енергия на електроните в плазмата, за да активира химични реакции в газовата фаза, като по този начин постига отлагане на тънък слой. Плазмата е колекция от йони, електрони, неутрални атоми и молекули, която е електрически неутрална в макроскопичен мащаб. Плазмата може да съхранява голямо количество вътрешна енергия и въз основа на нейните температурни характеристики се категоризира на термична плазма и студена плазма. В системите PECVD се използва студена плазма, която се образува чрез газов разряд с ниско налягане, за да се създаде неравновесна газообразна плазма.

Какви са свойствата на студената плазма?

Случайно термично движение: Случайното термично движение на електрони и йони в плазмата надвишава тяхното насочено движение.

Процес на йонизация: Основно причинен от сблъсъци между бързи електрони и газови молекули.

Енергийно несъответствие: Средната енергия на топлинно движение на електроните е с 1 до 2 порядъка по-висока от тази на тежките частици (като молекули, атоми, йони и радикали).

Механизъм за компенсиране на енергия: Загубата на енергия от сблъсъци между електрони и тежки частици може да бъде компенсирана от електрическото поле.

Поради сложността на нискотемпературната неравновесна плазма е предизвикателство да се опишат нейните характеристики с няколко параметъра. В технологията PECVD основната роля на плазмата е да генерира химически активни йони и радикали. Тези активни видове могат да реагират с други йони, атоми или молекули или да инициират увреждане на решетката и химични реакции на повърхността на субстрата. Добивът на активни видове зависи от електронната плътност, концентрацията на реагентите и коефициентите на добив, които са свързани с напрегнатостта на електрическото поле, налягането на газа и средния свободен път на сблъсъци на частици.

Как се различава PECVD от традиционното CVD?

Основната разлика между PECVD и традиционното химическо отлагане на пари (CVD) се крие в термодинамичните принципи на химичните реакции. При PECVD дисоциацията на газовите молекули в плазмата е неселективна, което води до отлагане на филмови слоеве, които могат да имат уникален състав в неравновесно състояние, неограничено от равновесната кинетика. Типичен пример е образуването на аморфни или некристални филми.

Характеристики на PECVD

Ниска температура на отлагане: Това помага да се намали вътрешното напрежение, причинено от несъответстващите коефициенти на линейно термично разширение между филма и материала на субстрата.

Висока скорост на отлагане: Особено при условия на ниска температура, тази характеристика е изгодна за получаване на аморфни и микрокристални филми.

Намалени термични щети: Нискотемпературният процес свежда до минимум термичните щети, намалява взаимната дифузия и реакциите между филма и материала на субстрата и намалява въздействието на високите температури върху електрическите свойства на устройствата.