Die Vorläufergase bei der PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) sind in der Regel reaktive Gase, die unter der Einwirkung des Plasmas ionisiert werden, um aktive Gruppen im angeregten Zustand zu bilden. Diese Gruppen diffundieren dann auf die Substratoberfläche und durchlaufen chemische Reaktionen, um das Schichtwachstum abzuschließen. Zu den üblichen Vorläufergasen gehören Silan, Sauerstoff und andere Gase, die dünne Schichten auf Substraten wie Metallen, Oxiden, Nitriden und Polymeren bilden können.
Ausführliche Erläuterung:
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Die Rolle der Vorläufergase bei der PECVD:
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Bei der PECVD werden die Vorläufergase in gasförmigem Zustand in die Reaktionskammer eingeleitet. Das Plasma, das durch Hochfrequenz- (RF), Gleichstrom- (DC) oder Mikrowellenentladung erzeugt wird, regt diese Gase an. Dieser Ionisierungsprozess bildet ein Plasma, das Ionen, freie Elektronen, freie Radikale, angeregte Atome und Moleküle enthält. Diese angeregten Spezies sind für den Abscheidungsprozess entscheidend, da sie mit dem Substrat interagieren, um dünne Schichten abzuscheiden.
- Arten von Vorstufengasen:Silan (SiH4):
- Wird häufig für die Abscheidung von Schichten auf Siliziumbasis verwendet, z. B. Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid.Sauerstoff (O2):
- Wird oft in Kombination mit anderen Gasen zur Bildung von Oxiden verwendet.Wasserstoff (H2):
- Wird zur Unterstützung der Reduktion oder Zersetzung der Vorläuferspezies bei niedrigeren Temperaturen verwendet.Organische Gase:
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Für die Abscheidung von Polymerfilmen werden Gase wie Fluorkohlenwasserstoffe, Kohlenwasserstoffe und Silikone verwendet.Mechanismus der Filmbildung:
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Das Plasma erhöht die chemische Aktivität der reaktiven Stoffe, so dass chemische Reaktionen bei wesentlich niedrigeren Temperaturen ablaufen können als bei der herkömmlichen CVD. Das Plasma dissoziiert die Vorläufergase und erzeugt hochreaktive Spezies, die mit dem Substrat oder untereinander reagieren können, um die gewünschte Schicht zu bilden. Dieser Prozess ist auch bei niedrigen Temperaturen effizient, was für Substrate, die empfindlich auf große Hitze reagieren, von entscheidender Bedeutung ist.
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Bedeutung des Niederdrucks bei der PECVD:
- Die meisten PECVD-Prozesse werden bei niedrigem Druck durchgeführt, um das Entladungsplasma zu stabilisieren, indem die mittlere freie Weglänge der Plasmaspezies erhöht wird. Diese Niederdruckumgebung stellt sicher, dass die reaktiven Stoffe die Substratoberfläche effektiv erreichen können, wodurch die Gleichmäßigkeit und Qualität der abgeschiedenen Schicht verbessert wird.
- Variationen der PECVD-Techniken:RF-PECVD:
Verwendet Hochfrequenzplasma, das durch kapazitive Kopplung (CCP) oder induktive Kopplung (ICP) erzeugt werden kann. Bei der induktiven Kopplung wird in der Regel eine höhere Plasmadichte erzeugt, was zu einer effizienteren Dissoziation der Vorläuferstoffe führt.
VHF-PECVD:
