Proses PECVD

Deposisi Uap Kimia yang Ditingkatkan Plasma (PECVD) adalah teknologi yang banyak digunakan dalam pembuatan chip. Ia memanfaatkan energi kinetik elektron dalam plasma untuk mengaktifkan reaksi kimia dalam fase gas, sehingga mencapai deposisi film tipis. Plasma adalah kumpulan ion, elektron, atom netral, dan molekul, yang netral secara listrik pada skala makroskopis. Plasma dapat menyimpan sejumlah besar energi internal dan, berdasarkan karakteristik suhunya, dikategorikan menjadi plasma termal dan plasma dingin. Dalam sistem PECVD, plasma dingin digunakan, yang dibentuk melalui pelepasan gas bertekanan rendah untuk menghasilkan plasma gas non-ekuilibrium.

Apa Sifat Plasma Dingin?

Gerakan Termal Acak: Gerakan termal acak elektron dan ion dalam plasma melebihi gerakan arahnya.

Proses Ionisasi: Terutama disebabkan oleh tumbukan antara elektron cepat dan molekul gas.

Disparitas Energi: Energi gerak termal rata-rata elektron adalah 1 hingga 2 kali lipat lebih tinggi dibandingkan partikel berat (seperti molekul, atom, ion, dan radikal).

Mekanisme Kompensasi Energi: Hilangnya energi akibat tumbukan antara elektron dan partikel berat dapat dikompensasi oleh medan listrik.

Karena kompleksitas plasma non-ekuilibrium suhu rendah, sulit untuk menggambarkan karakteristiknya dengan beberapa parameter. Dalam teknologi PECVD, peran utama plasma adalah menghasilkan ion dan radikal yang aktif secara kimia. Spesies aktif ini dapat bereaksi dengan ion, atom, atau molekul lain, atau memulai kerusakan kisi dan reaksi kimia pada permukaan substrat. Hasil spesies aktif bergantung pada kerapatan elektron, konsentrasi reaktan, dan koefisien hasil, yang berkaitan dengan kuat medan listrik, tekanan gas, dan jalur bebas rata-rata tumbukan partikel.

Apa Perbedaan PECVD dengan CVD Tradisional?

Perbedaan utama antara PECVD dan Deposisi Uap Kimia (CVD) tradisional terletak pada prinsip termodinamika reaksi kimia. Dalam PECVD, disosiasi molekul gas dalam plasma bersifat non-selektif, sehingga menyebabkan pengendapan lapisan film yang mungkin memiliki komposisi unik dalam keadaan non-ekuilibrium, tidak dibatasi oleh kinetika kesetimbangan. Contoh tipikalnya adalah pembentukan film amorf atau non-kristal.

Karakteristik PECVD

Suhu Deposisi Rendah: Ini membantu mengurangi tekanan internal yang disebabkan oleh ketidakcocokan koefisien ekspansi termal linier antara film dan bahan substrat.

Laju Deposisi Tinggi: Khususnya pada kondisi suhu rendah, karakteristik ini menguntungkan untuk memperoleh film amorf dan mikrokristalin.

Mengurangi Kerusakan Termal: Proses suhu rendah meminimalkan kerusakan termal, mengurangi interdifusi dan reaksi antara film dan bahan substrat, dan mengurangi dampak suhu tinggi pada sifat listrik perangkat.