PECVD процесі

Плазмадағы жақсартылған химиялық бу тұндыру (PECVD) - чип өндірісінде кеңінен қолданылатын технология. Ол плазмадағы электрондардың кинетикалық энергиясын газ фазасындағы химиялық реакцияларды белсендіру үшін пайдаланады, осылайша жұқа қабықшалы тұндыруға қол жеткізеді. Плазма – макроскопиялық масштабта электрлік бейтарап болып табылатын иондардың, электрондардың, бейтарап атомдар мен молекулалардың жиынтығы. Плазма ішкі энергияның үлкен мөлшерін сақтай алады және оның температуралық сипаттамаларына қарай жылу плазмасы және суық плазма болып бөлінеді. PECVD жүйелерінде тепе-теңдіксіз газ тәрізді плазманы құру үшін төмен қысымды газ разряды арқылы түзілетін суық плазма қолданылады.

Суық плазманың қасиеттері қандай?

Кездейсоқ жылулық қозғалыс: плазмадағы электрондар мен иондардың кездейсоқ жылулық қозғалысы олардың бағытталған қозғалысынан асып түседі.

Ионизация процесі: негізінен жылдам электрондар мен газ молекулалары арасындағы соқтығыстардан туындайды.

Энергия диспартиті: электрондардың орташа жылулық қозғалыс энергиясы ауыр бөлшектерге (мысалы, молекулалар, атомдар, иондар және радикалдар) қарағанда 1-2 рет жоғары.

Энергияны өтеу механизмі: электрондар мен ауыр бөлшектердің соқтығысуынан болатын энергияның жоғалуы электр өрісімен өтелуі мүмкін.

Төмен температурадағы тепе-тең емес плазманың күрделілігіне байланысты оның сипаттамаларын бірнеше параметрлермен сипаттау қиын. PECVD технологиясында плазманың негізгі рөлі химиялық белсенді иондар мен радикалдарды жасау болып табылады. Бұл белсенді түрлер басқа иондармен, атомдармен немесе молекулалармен әрекеттесуі немесе субстрат бетінде тордың зақымдалуын және химиялық реакцияларды бастауы мүмкін. Белсенді түрлердің шығымы электр өрісінің кернеулігіне, газ қысымына және бөлшектердің соқтығысуының орташа еркін жолына байланысты электрон тығыздығына, реактив концентрациясына және кірістілік коэффициенттеріне байланысты.

PECVD дәстүрлі CVD-ден қалай ерекшеленеді?

PECVD мен дәстүрлі химиялық бу тұндыру (CVD) арасындағы негізгі айырмашылық химиялық реакциялардың термодинамикалық принциптерінде жатыр. PECVD-де плазмадағы газ молекулаларының диссоциациясы селективті емес, тепе-теңдік кинетикасымен шектелмеген, тепе-теңдік емес күйде бірегей құрамға ие болуы мүмкін пленка қабаттарының тұндырылуына әкеледі. Типтік мысал - аморфты немесе кристалды емес қабықшалардың түзілуі.

PECVD сипаттамалары

Төмен тұндыру температурасы: бұл пленка мен субстрат материалы арасындағы сызықтық жылу кеңеюінің сәйкес келмейтін коэффициенттерінен туындаған ішкі кернеуді азайтуға көмектеседі.

Жоғары тұндыру жылдамдығы: әсіресе төмен температура жағдайында бұл сипаттама аморфты және микрокристалды қабықшаларды алу үшін тиімді.

Термиялық зақымдануды азайту: Төмен температуралық процесс термиялық зақымдануды азайтады, пленка мен субстрат материалы арасындағы диффузия мен реакцияларды азайтады және жоғары температураның құрылғылардың электрлік қасиеттеріне әсерін азайтады.