Plasma wird bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) in erster Linie eingesetzt, um die chemische Reaktivität der Ausgangsstoffe bei niedrigeren Temperaturen zu verbessern, die Qualität und Stabilität der abgeschiedenen Schichten zu erhöhen und die Abscheideraten zu steigern. Dies wird durch die Ionisierung und Aktivierung der Vorläufergase durch das Plasma erreicht, was die Bildung reaktiver Spezies erleichtert, die leicht reagieren können, um die gewünschte Schicht auf dem Substrat zu bilden.
Niedrigere Abscheidetemperaturen:
Die plasmaunterstützte CVD (PECVD) ermöglicht die Abscheidung von Schichten bei deutlich niedrigeren Temperaturen als die herkömmliche thermische CVD. So können beispielsweise hochwertige Siliziumdioxidschichten (SiO2) mit PECVD bei Temperaturen von 300 bis 350 °C abgeschieden werden, während bei herkömmlicher CVD für ähnliche Schichten Temperaturen zwischen 650 und 850 °C erforderlich sind. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Substrate, die hohen Temperaturen nicht standhalten können, oder um die Eigenschaften von temperaturempfindlichen Materialien zu erhalten.Verbesserte chemische Reaktivität:
Der Einsatz von Plasma in CVD-Verfahren erhöht die chemische Aktivität der reaktiven Spezies. Plasma, das aus Quellen wie Gleichstrom, Hochfrequenz (AC) und Mikrowellen erzeugt wird, ionisiert und zersetzt die Vorläufergase, wodurch eine hohe Konzentration reaktiver Spezies entsteht. Diese Spezies können aufgrund ihres hohen Energiezustands leicht reagieren und den gewünschten Film bilden. Diese Aktivierung der Vorläufergase durch das Plasma verringert den Bedarf an hoher thermischer Energie, die normalerweise erforderlich ist, um die chemischen Reaktionen bei der thermischen CVD einzuleiten und aufrechtzuerhalten.
Verbesserte Filmqualität und -stabilität:
Plasmagestützte Verfahren, wie Gleichstromplasma, Mikrowellenplasma und Hochfrequenzplasma, bieten im Vergleich zu anderen CVD-Verfahren eine bessere Qualität und Stabilität der abgeschiedenen Schichten. Die Plasmaumgebung ermöglicht eine kontrolliertere und gleichmäßigere Abscheidung, was zu Schichten mit besseren Eigenschaften wie Haftung, Dichte und Gleichmäßigkeit führt. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen, bei denen die Integrität und Leistung der Schicht entscheidend sind.Schnellere Wachstumsraten:
Die plasmagestützte CVD weist im Vergleich zur herkömmlichen CVD in der Regel schnellere Wachstumsraten auf. Die Wachstumsraten für DC-Plasmastrahl, Mikrowellenplasma und RF-Plasma werden beispielsweise mit 930 µm/h, 3-30 µm/h bzw. 180 µm/h angegeben. Diese hohen Wachstumsraten sind für industrielle Anwendungen von Vorteil, bei denen Durchsatz und Effizienz entscheidend sind.
