Procesul PECVD

Depunerea chimică în vapori îmbunătățită cu plasmă (PECVD) este o tehnologie utilizată pe scară largă în fabricarea de cipuri. Utilizează energia cinetică a electronilor din plasmă pentru a activa reacții chimice în faza gazoasă, obținând astfel depunerea în peliculă subțire. Plasma este o colecție de ioni, electroni, atomi neutri și molecule, care este neutră din punct de vedere electric la scară macroscopică. Plasma poate stoca o cantitate mare de energie internă și, pe baza caracteristicilor sale de temperatură, este clasificată în plasmă termică și plasmă rece. În sistemele PECVD, se utilizează plasmă rece, care se formează prin descărcarea de gaz la presiune joasă pentru a crea o plasmă gazoasă neechilibrată.

Care sunt proprietățile plasma rece?

Mișcarea termică aleatorie: Mișcarea termică aleatorie a electronilor și ionilor din plasmă depășește mișcarea lor direcțională.

Procesul de ionizare: cauzat în principal de ciocnirile dintre electronii rapidi și moleculele de gaz.

Disparitate energetică: energia medie de mișcare termică a electronilor este cu 1 până la 2 ordine de mărime mai mare decât cea a particulelor grele (cum ar fi molecule, atomi, ioni și radicali).

Mecanism de compensare a energiei: Pierderea de energie din ciocnirile dintre electroni și particulele grele poate fi compensată de câmpul electric.

Datorită complexității plasmei de neechilibru la temperatură joasă, este dificil să descriem caracteristicile acesteia cu câțiva parametri. În tehnologia PECVD, rolul principal al plasmei este de a genera ioni și radicali activi chimic. Aceste specii active pot reacționa cu alți ioni, atomi sau molecule sau pot iniția deteriorarea rețelei și reacții chimice pe suprafața substratului. Randamentul speciilor active depinde de densitatea electronilor, concentrația reactanților și coeficienții de randament, care sunt legați de intensitatea câmpului electric, presiunea gazului și calea liberă medie a coliziunilor particulelor.

Cum diferă PECVD de CVD tradițional?

Principala diferență dintre PECVD și depunerea tradițională prin vapori chimici (CVD) constă în principiile termodinamice ale reacțiilor chimice. În PECVD, disocierea moleculelor de gaz în plasmă este neselectivă, ceea ce duce la depunerea de straturi de film care pot avea o compoziție unică într-o stare de neechilibru, neconstrânsă de cinetica de echilibru. Un exemplu tipic este formarea de filme amorfe sau necristaline.

Caracteristicile PECVD

Temperatură scăzută de depunere: Aceasta ajută la reducerea tensiunii interne cauzate de coeficienții nepotriviți de dilatare termică liniară dintre film și materialul substrat.

Rată ridicată de depunere: în special în condiții de temperatură scăzută, această caracteristică este avantajoasă pentru obținerea de filme amorfe și microcristaline.

Daune termice reduse: Procesul la temperatură scăzută minimizează daunele termice, reduce interdifuzia și reacțiile dintre film și materialul substrat și diminuează impactul temperaturilor ridicate asupra proprietăților electrice ale dispozitivelor.