Language
Country/Area
No result found
Секрет плазмохимического осаждения из паровой фазы: как создавать идеальные тонкие пленки при низких температурах?
В современном производстве полупроводников качество тонких пленок часто является ключом к успеху или неудаче. Благодаря постоянному развитию науки и техники технология плазменно-химического осаждения из паровой фазы (PECVD) постепенно стала предпочтительным выбором в отрасли. Эта технология позволяет нам осуществлять точный контроль тонких пленок при относительно низких температурах и добиваться превосходной производительности и качества.
Плазмохимическое осаждение из паровой фазы — это процесс, который преобразует газообразные прекурсоры в твердые тонкие пленки и основан на серии сложных химических реакций.
Основа PECVD — использование плазмы для стимулирования химических реакций. Обычно она возбуждается радиочастотой (RF) или постоянным током (DC). Плазма генерируется разрядом между двумя электродами в среде, полной реактивных газов. . Эти газы реагируют при относительно низких давлениях, завершая процесс осаждения тонкой пленки.
Характеристики плазмы
Свойства плазмы имеют решающее значение для обработки материалов. Во многих случаях ионизировано лишь около 10–20% атомов или молекул в плазме. Уровень этой скорости ионизации напрямую влияет на эффективность обмена энергией между электронами и нейтральными атомами. Поскольку электроны легче атомов и молекул, их можно поддерживать при эквивалентной температуре до десятков тысяч Кельвинов в среде с высокой генерацией плазмы. Это позволяет даже при низких температурах осуществлять процессы, невозможные в обычных условиях, включая диссоциацию прекурсоров и генерацию большого количества свободных радикалов.
Плазма облегчает многие процессы, которые нелегко осуществить при низких температурах, что открывает особые возможности для осаждения тонких пленок.
Влияние электрического поля во время осаждения
В процессе осаждения электроны обладают большей подвижностью, чем ионы, в результате чего плазма в целом имеет более положительный потенциал, чем объект, с которым она контактирует. В этом случае ионизированные атомы или молекулы притягиваются электростатическими силами и ускоряются по направлению к прилегающей поверхности. В результате этого явления все поверхности, подвергающиеся воздействию плазмы, бомбардируются ионами высокой энергии. Такая бомбардировка способствует повышению плотности пленки и удалению загрязнений, тем самым улучшая электрические и механические свойства пленки.
Различные типы реакторов
В процессе PECVD также используется множество различных типов реакторов. Как правило, электрический разряд может быть создан между двумя проводящими электродами под давлением в несколько Торр, однако применимость этого метода к изолирующим пленкам вызывает сомнения. Поэтому чаще всего емкостные разряды формируются с помощью высокочастотных сигналов, подаваемых между проводящими стенками реактора. Такие реакторы работают на крайне низких частотах (например, около 100 кГц) и обычно требуют сотни вольт для поддержания разряда, что приводит к бомбардировке поверхности ионами высокой энергии. В высокочастотной среде смещение и рассеивание тока способствуют ионизации, тем самым снижая необходимое напряжение и увеличивая плотность плазмы.
Применение тонких пленок и примеры
Пексихимическая осаждение из газовой фазы широко применяется в производстве полупроводников, особенно в случаях, требующих низких температур и быстрого осаждения. Например, при осаждении диоксида кремния высококачественные пленки можно формировать с использованием таких прекурсоров, как дихлорсилан и кислород. Нитрид кремния также обычно образуется при реакции силана с аммиаком или азотом.
Свойства тонких пленок тесно связаны с процессом осаждения. Тонкие пленки, полученные методом осаждения из паровой фазы, демонстрируют превосходные характеристики во многих электронных устройствах, что делает технологию PECVD еще более выгодной.
Потенциал будущего развития
Поскольку спрос на производство тонких пленок продолжает расти, PECVD будет продолжать потреблять технологические инновации, прокладывая путь для производства более сложных тонкопленочных структур. В будущем можно ожидать широкого применения этой технологии в различных отраслях промышленности, будь то электроника, оптоэлектроника или материаловедение. Это также заставляет нас задаться вопросом: с развитием технологий выйдет ли будущая технология тонких пленок за пределы того, что мы можем понять в настоящее время?
