Die plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) arbeitet in der Regel in einem Temperaturbereich von 100 bis 600 °C.
Bei einigen speziellen Verfahren wird sogar eine Prozesstemperatur von bis zu 540 °C angegeben.
Dieser niedrigere Temperaturbereich ist ein erheblicher Vorteil gegenüber der herkömmlichen thermischen CVD, die oft Temperaturen um 1000 °C erfordert.
PECVD kann in Verfahren eingesetzt werden, bei denen hohe Temperaturen das Substrat oder andere Komponenten beschädigen könnten.
Zum Verständnis des Temperaturbereichs von PECVD
1. Niedrigerer Temperaturbereich
PECVD arbeitet bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als die thermische CVD.
Dies liegt vor allem daran, dass das Plasma als Aktivierungsquelle für die Reaktion der reaktiven Gase dient.
Das Plasma reduziert den Bedarf an hoher thermischer Energie.
Das Plasma wird durch verschiedene Methoden wie Gleichstrom, Hochfrequenz (AC) und Mikrowellen erzeugt.
Diese Methoden verstärken die Reaktion zwischen den Vorläufern bei niedrigeren Temperaturen.
2. Mechanismus der Plasmaaktivierung
Bei der PECVD wird das Plasma verwendet, um die reagierenden Gase zu zersetzen und zu ionisieren.
Dadurch wird eine reaktive Umgebung geschaffen, die die chemische Gasphasenabscheidung erleichtert.
Bei der plasmagestützten RF-CVD werden beispielsweise Gase wie SiCl4, CH4, H2 und Ar verwendet, um SiC-Schichten auf Siliziumsubstrate aufzubringen.
Die hochenergetischen Elektronen des Plasmas (mit Temperaturen zwischen 23000 und 92800 K) liefern die notwendige Aktivierungsenergie für diese Reaktionen.
Obwohl das Gesamtsystem bei viel niedrigeren Temperaturen arbeitet.
3. Vorteile von niedrigeren Temperaturen
Die Fähigkeit, bei niedrigeren Temperaturen zu arbeiten, ist in der Halbleiterindustrie von entscheidender Bedeutung.
Substrate wie Silizium können durch hohe Temperaturen beschädigt werden.
Der Betrieb bei niedrigeren Temperaturen erweitert auch die Palette der Materialien, die als Substrate verwendet werden können.
Dazu gehören Polymere und andere temperaturempfindliche Materialien.
4. Spezifische Prozesstemperaturen
Die angegebene Referenz gibt eine Prozesstemperatur von bis zu 540 °C für eine bestimmte PECVD-Anlage an.
Dies liegt innerhalb des für PECVD-Prozesse typischen breiteren Bereichs von 100 bis 600 °C.
Die spezifische Temperatur kann je nach den Anforderungen des Abscheidungsprozesses und der beteiligten Materialien angepasst werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die PECVD dadurch auszeichnet, dass sie die chemische Abscheidung aus der Gasphase bei niedrigeren Temperaturen, in der Regel zwischen 100 und 600 °C, ermöglicht.
Dieser Betrieb bei niedrigeren Temperaturen wird durch den Einsatz von Plasma zur Aktivierung und Aufrechterhaltung der für die Abscheidung erforderlichen chemischen Reaktionen erreicht.
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