PECVD protsess

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) on kiibi valmistamisel laialdaselt kasutatav tehnoloogia. See kasutab plasmas olevate elektronide kineetilist energiat gaasifaasis keemiliste reaktsioonide aktiveerimiseks, saavutades seeläbi õhukese kile sadestumise. Plasma on ioonide, elektronide, neutraalsete aatomite ja molekulide kogum, mis on makroskoopilisel skaalal elektriliselt neutraalne. Plasma suudab salvestada suurel hulgal siseenergiat ja selle temperatuuriomaduste alusel jaotatakse termiliseks plasmaks ja külmaks plasmaks. PECVD süsteemides kasutatakse külma plasmat, mis moodustub madala rõhuga gaasilahenduse teel, et luua mittetasakaaluline gaasiline plasma.

Millised on külma plasma omadused?

Juhuslik termiline liikumine: elektronide ja ioonide juhuslik soojusliikumine plasmas ületab nende suunalise liikumise.

Ionisatsiooniprotsess: peamiselt põhjustatud kiirete elektronide ja gaasimolekulide kokkupõrgetest.

Energia erinevus: elektronide keskmine soojusliikumise energia on 1–2 suurusjärku suurem kui raskete osakeste (nagu molekulid, aatomid, ioonid ja radikaalid) oma.

Energia kompenseerimise mehhanism: elektronide ja raskete osakeste kokkupõrgetest tekkivat energiakadu saab kompenseerida elektrivälja abil.

Madala temperatuuriga mittetasakaalulise plasma keerukuse tõttu on selle omaduste kirjeldamine mõne parameetriga keeruline. PECVD tehnoloogias on plasma peamine roll keemiliselt aktiivsete ioonide ja radikaalide genereerimine. Need aktiivsed liigid võivad reageerida teiste ioonide, aatomite või molekulidega või algatada võrekahjustusi ja keemilisi reaktsioone substraadi pinnal. Aktiivsete osakeste saagis sõltub elektronide tihedusest, reagendi kontsentratsioonist ja saagise koefitsientidest, mis on seotud elektrivälja tugevuse, gaasirõhu ja osakeste kokkupõrke keskmise vaba teekonnaga.

Kuidas PECVD erineb traditsioonilisest CVD-st?

Peamine erinevus PECVD ja traditsioonilise keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) vahel seisneb keemiliste reaktsioonide termodünaamilistes põhimõtetes. PECVD-s ei ole gaasimolekulide dissotsiatsioon plasmas selektiivne, mis viib kilekihtide sadestumiseni, millel võib olla unikaalne koostis mittetasakaalus, mida tasakaalukineetika ei piira. Tüüpiline näide on amorfsete või mittekristalliliste kilede moodustumine.

PECVD omadused

Madal sadestamistemperatuur: see aitab vähendada sisemist pinget, mis on põhjustatud kile ja alusmaterjali vahelisest lineaarse soojuspaisumise koefitsiendist.

Kõrge sadestuskiirus: eriti madala temperatuuriga tingimustes on see omadus kasulik amorfsete ja mikrokristalliliste kilede saamiseks.

Vähendatud termilised kahjustused: Madaltemperatuuriline protsess minimeerib termilisi kahjustusi, vähendab kile ja alusmaterjali vahelisi difusiooni ja reaktsioone ning vähendab kõrgete temperatuuride mõju seadmete elektrilistele omadustele.