PECVD Süreci

Plazma Geliştirilmiş Kimyasal Buhar Biriktirme (PECVD), çip üretiminde yaygın olarak kullanılan bir teknolojidir. Gaz fazındaki kimyasal reaksiyonları aktive etmek için plazma içindeki elektronların kinetik enerjisini kullanır, böylece ince film birikimi elde edilir. Plazma, makroskobik ölçekte elektriksel olarak nötr olan iyonların, elektronların, nötr atomların ve moleküllerin bir koleksiyonudur. Plazma büyük miktarda iç enerji depolayabilir ve sıcaklık özelliklerine bağlı olarak termal plazma ve soğuk plazma olarak sınıflandırılır. PECVD sistemlerinde, dengesiz bir gazlı plazma oluşturmak için düşük basınçlı gaz deşarjı yoluyla oluşturulan soğuk plazma kullanılır.

Soğuk Plazmanın Özellikleri Nelerdir?

Rastgele Termal Hareket: Plazmadaki elektronların ve iyonların rastgele termal hareketi, yönsel hareketini aşar.

İyonlaşma Süreci: Öncelikle hızlı elektronlar ve gaz molekülleri arasındaki çarpışmalardan kaynaklanır.

Enerji Eşitsizliği: Elektronların ortalama termal hareket enerjisi, ağır parçacıkların (moleküller, atomlar, iyonlar ve radikaller gibi)kinden 1 ila 2 büyüklük sırası daha yüksektir.

Enerji Dengeleme Mekanizması: Elektronlar ile ağır parçacıklar arasındaki çarpışmalardan kaynaklanan enerji kaybı, elektrik alanı ile telafi edilebilir.

Düşük sıcaklıkta dengede olmayan plazmanın karmaşıklığı nedeniyle, özelliklerini birkaç parametreyle tanımlamak zordur. PECVD teknolojisinde plazmanın birincil rolü kimyasal olarak aktif iyonlar ve radikaller üretmektir. Bu aktif türler diğer iyonlarla, atomlarla veya moleküllerle reaksiyona girebilir veya substrat yüzeyinde kafes hasarı ve kimyasal reaksiyonlar başlatabilir. Aktif türlerin verimi, elektrik alan kuvveti, gaz basıncı ve parçacık çarpışmalarının ortalama serbest yolu ile ilgili olan elektron yoğunluğuna, reaktan konsantrasyonuna ve verim katsayılarına bağlıdır.

PECVD'nin Geleneksel CVD'den Farkı Nedir?

PECVD ile geleneksel Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) arasındaki temel fark, kimyasal reaksiyonların termodinamik ilkelerinde yatmaktadır. PECVD'de, plazma içindeki gaz moleküllerinin ayrışması seçici değildir ve denge kinetiği tarafından kısıtlanmayan, denge dışı bir durumda benzersiz bir bileşime sahip olabilen film katmanlarının birikmesine yol açar. Tipik bir örnek, amorf veya kristal olmayan filmlerin oluşumudur.

PECVD'nin özellikleri

Düşük Biriktirme Sıcaklığı: Bu, film ile alt tabaka malzemesi arasındaki uyumsuz doğrusal termal genleşme katsayılarının neden olduğu iç gerilimin azaltılmasına yardımcı olur.

Yüksek Biriktirme Oranı: Özellikle düşük sıcaklık koşullarında, bu özellik amorf ve mikrokristalin filmlerin elde edilmesinde avantajlıdır.

Azaltılmış Termal Hasar: Düşük sıcaklık işlemi termal hasarı en aza indirir, film ile alt tabaka malzemesi arasındaki etkileşimi ve reaksiyonları azaltır ve yüksek sıcaklıkların cihazların elektriksel özellikleri üzerindeki etkisini azaltır.