PECVD procesas

Plazminis patobulintas cheminis nusodinimas garais (PECVD) yra plačiai naudojama lustų gamybos technologija. Jis naudoja plazmoje esančių elektronų kinetinę energiją, kad suaktyvintų chemines reakcijas dujų fazėje ir taip pasiektų plonasluoksnį nusodinimą. Plazma yra jonų, elektronų, neutralių atomų ir molekulių rinkinys, kuris makroskopiniu mastu yra elektriškai neutralus. Plazma gali kaupti didelį kiekį vidinės energijos ir pagal temperatūros charakteristikas skirstoma į terminę plazmą ir šaltą plazmą. PECVD sistemose naudojama šalta plazma, kuri susidaro išleidžiant žemo slėgio dujas, kad būtų sukurta nepusiausvyrinė dujinė plazma.

Kokios yra šaltos plazmos savybės?

Atsitiktinis terminis judėjimas: Atsitiktinis elektronų ir jonų šiluminis judėjimas plazmoje viršija jų kryptinį judėjimą.

Jonizacijos procesas: pirmiausia sukelia greitų elektronų ir dujų molekulių susidūrimai.

Energijos skirtumai: vidutinė elektronų šiluminio judėjimo energija yra 1–2 eilėmis didesnė nei sunkiųjų dalelių (tokių kaip molekulės, atomai, jonai ir radikalai).

Energijos kompensavimo mechanizmas: Energijos nuostolius dėl susidūrimų tarp elektronų ir sunkiųjų dalelių galima kompensuoti elektriniu lauku.

Dėl žemos temperatūros nepusiausvyros plazmos sudėtingumo sunku apibūdinti jos charakteristikas keliais parametrais. PECVD technologijoje pagrindinis plazmos vaidmuo yra generuoti chemiškai aktyvius jonus ir radikalus. Šios aktyvios rūšys gali reaguoti su kitais jonais, atomais ar molekulėmis arba inicijuoti grotelių pažeidimus ir chemines reakcijas substrato paviršiuje. Aktyvių rūšių išeiga priklauso nuo elektronų tankio, reagentų koncentracijos ir išeigos koeficientų, kurie yra susiję su elektrinio lauko stipriu, dujų slėgiu ir vidutiniu laisvu dalelių susidūrimo keliu.

Kuo PECVD skiriasi nuo tradicinio CVD?

Pagrindinis skirtumas tarp PECVD ir tradicinio cheminio nusodinimo iš garų (CVD) yra cheminių reakcijų termodinaminiai principai. Esant PECVD, dujų molekulių disociacija plazmoje yra neselektyvus, todėl nusėda plėvelės sluoksniai, kurie gali turėti unikalią sudėtį nepusiausvyros būsenoje, nevaržomos pusiausvyros kinetikos. Tipiškas pavyzdys yra amorfinių arba nekristalinių plėvelių susidarymas.

PECVD charakteristikos

Žema nusodinimo temperatūra: tai padeda sumažinti vidinį įtempį, kurį sukelia nesutampantys linijinio šiluminio plėtimosi koeficientai tarp plėvelės ir pagrindo medžiagos.

Didelis nusodinimo greitis: ypač esant žemai temperatūrai, ši charakteristika yra naudinga norint gauti amorfines ir mikrokristalines plėveles.

Sumažintas terminis pažeidimas: žemos temperatūros procesas sumažina šiluminę žalą, sumažina plėvelės ir pagrindo medžiagos tarpusavio difuziją ir reakcijas bei sumažina aukštos temperatūros poveikį prietaisų elektrinėms savybėms.