PECVDプロセス

プラズマ化学蒸着 (PECVD) は、チップ製造で広く使用されている技術です。プラズマ内の電子の運動エネルギーを利用して気相中の化学反応を活性化し、薄膜の堆積を実現します。プラズマはイオン、電子、中性原子、分子の集合体であり、巨視的スケールでは電気的に中性です。プラズマは大量の内部エネルギーを蓄えることができ、その温度特性により熱プラズマと冷プラズマに分類されます。 PECVD システムでは、低圧ガス放電によって非平衡ガス状プラズマを生成するコールド プラズマが使用されます。

低温プラズマの性質は何ですか?

ランダムな熱運動: プラズマ内の電子とイオンのランダムな熱運動は、その方向性の運動を超えます。

イオン化プロセス: 主に高速電子とガス分子の間の衝突によって引き起こされます。

エネルギー格差: 電子の平均熱運動エネルギーは、重粒子 (分子、原子、イオン、ラジカルなど) のエネルギーよりも 1 ～ 2 桁高くなります。

エネルギー補償メカニズム: 電子と重粒子間の衝突によるエネルギー損失は、電場によって補償できます。

低温非平衡プラズマは複雑であるため、いくつかのパラメータでその特性を説明することは困難です。 PECVD 技術におけるプラズマの主な役割は、化学的に活性なイオンとラジカルを生成することです。これらの活性種は、他のイオン、原子、分子と反応したり、基板表面に格子損傷や化学反応を引き起こしたりする可能性があります。活性種の収量は、電子密度、反応物質の濃度、電界強度、ガス圧力、粒子衝突の平均自由行程に関連する収量係数に依存します。

PECVD は従来の CVD とどう違うのですか?

PECVD と従来の化学蒸着 (CVD) の主な違いは、化学反応の熱力学的原理にあります。 PECVD では、プラズマ内のガス分子の解離が非選択的であるため、平衡速度論の制約を受けず、非平衡状態で独特の組成を持つ膜層が堆積されます。典型的な例は、アモルファスまたは非結晶膜の形成です。

PECVDの特徴

低い堆積温度: これは、膜と基板材料の間の線熱膨張係数の不一致によって引き起こされる内部応力を軽減するのに役立ちます。

高い成膜速度：特に低温条件下で、この特性は非晶質および微結晶膜を得るのに有利です。

熱損傷の低減: 低温プロセスにより熱損傷が最小限に抑えられ、フィルムと基板材料間の相互拡散と反応が低減され、デバイスの電気特性に対する高温の影響が軽減されます。