Химическое осаждение из паровой плазмы (PECVD) - это процесс, используемый для осаждения тонких пленок при низких температурах за счет использования энергии плазмы для стимулирования химических реакций между реактивными веществами и подложкой. Этот метод особенно полезен, когда необходимо поддерживать низкую температуру пластин, добиваясь при этом желаемых свойств пленки.
Краткое описание работы PECVD:
PECVD предполагает использование радиочастотной (RF) энергии для создания плазмы из смеси газов-предшественников в реакторе. В этой плазме в результате столкновений образуются реактивные и энергичные виды, которые затем диффундируют к поверхности подложки и формируют слой материала. Ключевым преимуществом PECVD по сравнению с традиционным CVD является возможность работы при значительно более низких температурах, обычно в диапазоне 200-400°C, по сравнению с 425-900°C при химическом осаждении из паровой фазы под низким давлением (LPCVD).
-
Подробное объяснение:Генерация плазмы:
-
В PECVD радиочастотная энергия на частоте 13,56 МГц используется для инициирования и поддержания тлеющего разряда (плазмы) между двумя параллельными электродами. Плазма образуется из смеси газов-предшественников, вводимых в реактор. Радиочастотная энергия ионизирует молекулы газа, создавая плазму, содержащую высокую концентрацию энергичных электронов и ионов.
-
Образование реактивных форм:
-
Энергичные электроны в плазме сталкиваются с молекулами газа, что приводит к образованию реактивных видов, таких как радикалы и ионы. Эти виды более химически реактивны, чем исходные молекулы газа, благодаря своим более высоким энергетическим состояниям.
- Осаждение пленки:
- Реакционноспособные виды диффундируют через плазменную оболочку (область вблизи подложки, где потенциал плазмы падает до потенциала подложки) и адсорбируются на поверхности подложки. На поверхности происходят химические реакции, приводящие к осаждению тонкой пленки. Этот процесс может происходить при гораздо более низких температурах, чем при обычном CVD, поскольку плазма обеспечивает необходимую энергию активации для этих реакций.Преимущества PECVD:
-
Низкотемпературное осаждение:
- PECVD позволяет осаждать пленки при достаточно низких температурах, чтобы не повредить чувствительные к температуре подложки. Это очень важно для многих современных полупроводниковых приложений, где используются такие подложки, как пластик или органические материалы.Хорошее сцепление между пленкой и подложкой:
- Низкие температуры осаждения в PECVD минимизируют нежелательную диффузию и химические реакции между пленкой и подложкой, что приводит к лучшей адгезии и меньшему напряжению на границе раздела.Микроскопические процессы в PECVD:
Молекулы газа и столкновения электронов:
Основным механизмом образования реактивных видов в PECVD является столкновение молекул газа с высокоэнергетическими электронами из плазмы. Эти столкновения могут приводить к образованию различных активных групп и ионов.
