Proses PECVD

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) ialah teknologi yang digunakan secara meluas dalam pembuatan cip. Ia menggunakan tenaga kinetik elektron dalam plasma untuk mengaktifkan tindak balas kimia dalam fasa gas, dengan itu mencapai pemendapan filem nipis. Plasma ialah himpunan ion, elektron, atom neutral, dan molekul, yang neutral secara elektrik pada skala makroskopik. Plasma boleh menyimpan sejumlah besar tenaga dalaman dan, berdasarkan ciri suhunya, dikategorikan kepada plasma terma dan plasma sejuk. Dalam sistem PECVD, plasma sejuk digunakan, yang dibentuk melalui pelepasan gas bertekanan rendah untuk mencipta plasma gas bukan keseimbangan.

Apakah Sifat Plasma Sejuk?

Pergerakan Terma Rawak: Pergerakan terma rawak elektron dan ion dalam plasma melebihi gerakan arahnya.

Proses Pengionan: Terutamanya disebabkan oleh perlanggaran antara elektron cepat dan molekul gas.

Perbezaan Tenaga: Purata tenaga gerakan haba elektron adalah 1 hingga 2 urutan magnitud lebih tinggi daripada zarah berat (seperti molekul, atom, ion dan radikal).

Mekanisme Pampasan Tenaga: Kehilangan tenaga daripada perlanggaran antara elektron dan zarah berat boleh dikompensasikan oleh medan elektrik.

Oleh kerana kerumitan plasma bukan keseimbangan suhu rendah, adalah mencabar untuk menerangkan ciri-cirinya dengan beberapa parameter. Dalam teknologi PECVD, peranan utama plasma adalah untuk menghasilkan ion dan radikal aktif secara kimia. Spesies aktif ini boleh bertindak balas dengan ion, atom, atau molekul lain, atau memulakan kerosakan kekisi dan tindak balas kimia pada permukaan substrat. Hasil spesies aktif bergantung pada ketumpatan elektron, kepekatan reaktan, dan pekali hasil, yang berkaitan dengan kekuatan medan elektrik, tekanan gas, dan laluan bebas purata perlanggaran zarah.

Bagaimanakah PECVD Berbeza daripada CVD Tradisional?

Perbezaan utama antara PECVD dan Pemendapan Wap Kimia tradisional (CVD) terletak pada prinsip termodinamik tindak balas kimia. Dalam PECVD, pemisahan molekul gas dalam plasma adalah tidak selektif, membawa kepada pemendapan lapisan filem yang mungkin mempunyai komposisi unik dalam keadaan bukan keseimbangan, tidak dikekang oleh kinetik keseimbangan. Contoh biasa ialah pembentukan filem amorf atau bukan kristal.

Ciri-ciri PECVD

Suhu Pemendapan Rendah: Ini membantu mengurangkan tekanan dalaman yang disebabkan oleh pekali pengembangan haba linear yang tidak sepadan antara filem dan bahan substrat.

Kadar Pemendapan Tinggi: Terutamanya dalam keadaan suhu rendah, ciri ini berfaedah untuk mendapatkan filem amorfus dan mikrohabluran.

Kerosakan Terma Dikurangkan: Proses suhu rendah meminimumkan kerosakan terma, mengurangkan interdifusi dan tindak balas antara filem dan bahan substrat, dan mengurangkan kesan suhu tinggi pada sifat elektrik peranti.