Bei der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) wird ein Plasma erzeugt, um die Abscheidung dünner Schichten bei niedrigeren Temperaturen als bei herkömmlichen Verfahren zu ermöglichen. Dies wird durch Anlegen einer Spannung, in der Regel durch Hochfrequenz- oder Gleichstromverfahren, an Elektroden in einer Niederdruckgasumgebung erreicht. Die Energie dieser Spannung aktiviert das Gas und bildet ein Plasma, das aus Elektronen, Ionen und neutralen Radikalen besteht, die dann die für die Schichtabscheidung erforderlichen chemischen Reaktionen fördern.
Erzeugung des Plasmas bei der PECVD:
Das Plasma bei der PECVD wird in erster Linie durch Anlegen elektrischer Energie an ein Gasgemisch bei niedrigem Druck erzeugt. Dazu können verschiedene Frequenzen elektrischer Energie verwendet werden, von Hochfrequenz (RF) über Mittelfrequenzen (MF) bis hin zu gepulster oder reiner Gleichstromenergie. Die Wahl der Frequenz hängt von den spezifischen Anforderungen des Abscheidungsprozesses und den beteiligten Materialien ab. Unabhängig von der verwendeten Frequenz besteht das grundlegende Ziel darin, die Gasmoleküle zur Erzeugung eines Plasmas anzuregen.Mechanismus der Plasmabildung:
Wenn elektrische Energie zugeführt wird, werden die Gasmoleküle ionisiert, wodurch eine Mischung aus geladenen Teilchen (Ionen und Elektronen) und neutralen Teilchen (Radikale) entsteht. Dieser Ionisierungsprozess wird durch die vom elektrischen Feld gelieferte Energie angetrieben, die die Elektronen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, so dass sie mit den Gasmolekülen zusammenstoßen und diese ionisieren können. Das entstehende Plasma ist aufgrund der hohen Energie der darin enthaltenen Teilchen sehr reaktiv.
Die Rolle des Plasmas bei der PECVD:
Die Hauptaufgabe des Plasmas bei der PECVD besteht darin, die chemische Reaktivität des Gasgemischs bei niedrigeren Temperaturen zu erhöhen. Die herkömmliche chemische Gasphasenabscheidung (CVD) erfordert hohe Temperaturen, um die für die Schichtabscheidung erforderlichen chemischen Reaktionen einzuleiten und aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz dazu nutzt die PECVD die Energie des Plasmas, um diese Reaktionen zu aktivieren, so dass die Schichtabscheidung bei deutlich niedrigeren Substrattemperaturen erfolgen kann. Dies ist entscheidend für die Herstellung empfindlicher Bauteile, bei denen hohe Temperaturen das Substrat oder die darunter liegenden Schichten beschädigen könnten.
Vorteile der Verwendung von Plasma bei PECVD:
