PECVD folyamat

A Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) egy széles körben használt technológia a chipgyártásban. A plazmában lévő elektronok kinetikus energiáját használja fel a gázfázisban zajló kémiai reakciók aktiválására, ezáltal vékonyréteg-lerakódást ér el. A plazma ionok, elektronok, semleges atomok és molekulák gyűjteménye, amely makroszkopikus skálán elektromosan semleges. A plazma nagy mennyiségű belső energiát képes tárolni, és hőmérsékleti jellemzői alapján termikus plazmára és hidegplazmára osztják. A PECVD rendszerekben hideg plazmát használnak, amely alacsony nyomású gázkisüléssel nem egyensúlyi gáz plazmát hoz létre.

Melyek a hideg plazma tulajdonságai?

Véletlenszerű hőmozgás: Az elektronok és ionok véletlenszerű hőmozgása a plazmában meghaladja az iránymozgásukat.

Ionizációs folyamat: Elsősorban gyors elektronok és gázmolekulák ütközései okozzák.

Energiadiszparitás: Az elektronok átlagos hőmozgási energiája 1-2 nagyságrenddel nagyobb, mint a nehéz részecskéké (például molekulák, atomok, ionok és gyökök).

Energia-kompenzációs mechanizmus: Az elektronok és nehéz részecskék ütközéséből származó energiaveszteség az elektromos térrel kompenzálható.

Az alacsony hőmérsékletű nem egyensúlyi plazma összetettsége miatt nehéz néhány paraméterrel leírni jellemzőit. A PECVD technológiában a plazma elsődleges szerepe a kémiailag aktív ionok és gyökök előállítása. Ezek az aktív fajok reakcióba léphetnek más ionokkal, atomokkal vagy molekulákkal, vagy rácskárosodást és kémiai reakciókat indíthatnak el a szubsztrát felületén. Az aktív részecskék hozama függ az elektronsűrűségtől, a reagenskoncentrációtól és a hozamtényezőktől, amelyek az elektromos térerősséghez, a gáznyomáshoz és a részecskeütközések átlagos szabad útjához kapcsolódnak.

Miben különbözik a PECVD a hagyományos CVD-től?

A fő különbség a PECVD és a hagyományos kémiai gőzleválasztás (CVD) között a kémiai reakciók termodinamikai elveiben rejlik. A PECVD-ben a gázmolekulák disszociációja a plazmán belül nem szelektív, ami olyan filmrétegek lerakódásához vezet, amelyek egyedi összetételűek lehetnek nem egyensúlyi állapotban, amelyet nem korlátoz az egyensúlyi kinetika. Tipikus példa erre az amorf vagy nem kristályos filmek kialakulása.

A PECVD jellemzői

Alacsony lerakódási hőmérséklet: Ez segít csökkenteni a belső feszültséget, amelyet a fólia és a hordozóanyag közötti lineáris hőtágulási együtthatók nem illeszkednek.

Magas lerakódási sebesség: Ez a jellemző különösen alacsony hőmérsékleti körülmények között előnyös amorf és mikrokristályos filmek előállításához.

Csökkentett hőkárosodás: Az alacsony hőmérsékletű eljárás minimálisra csökkenti a hőkárosodást, csökkenti a diffúziót és a reakciókat a film és a hordozóanyag között, valamint csökkenti a magas hőmérséklet hatását az eszközök elektromos tulajdonságaira.