Processo PECVD

A deposição química de vapor aprimorada por plasma (PECVD) é uma tecnologia amplamente utilizada na fabricação de chips. Ele utiliza a energia cinética dos elétrons no plasma para ativar reações químicas na fase gasosa, conseguindo assim a deposição de filmes finos. O plasma é uma coleção de íons, elétrons, átomos neutros e moléculas, que é eletricamente neutro em escala macroscópica. O plasma pode armazenar uma grande quantidade de energia interna e, com base nas suas características de temperatura, é classificado em plasma térmico e plasma frio. Nos sistemas PECVD, é utilizado plasma frio, que é formado através de descarga de gás de baixa pressão para criar um plasma gasoso fora de equilíbrio.

Quais são as propriedades do plasma frio?

Movimento térmico aleatório: O movimento térmico aleatório de elétrons e íons no plasma excede seu movimento direcional.

Processo de Ionização: Causado principalmente por colisões entre elétrons rápidos e moléculas de gás.

Disparidade de energia: A energia média do movimento térmico dos elétrons é 1 a 2 ordens de grandeza maior do que a das partículas pesadas (como moléculas, átomos, íons e radicais).

Mecanismo de compensação de energia: A perda de energia devido a colisões entre elétrons e partículas pesadas pode ser compensada pelo campo elétrico.

Devido à complexidade do plasma fora de equilíbrio de baixa temperatura, é um desafio descrever suas características com alguns parâmetros. Na tecnologia PECVD, o papel principal do plasma é gerar íons e radicais quimicamente ativos. Essas espécies ativas podem reagir com outros íons, átomos ou moléculas, ou iniciar danos na rede e reações químicas na superfície do substrato. O rendimento das espécies ativas depende da densidade eletrônica, da concentração dos reagentes e dos coeficientes de rendimento, que estão relacionados à intensidade do campo elétrico, à pressão do gás e ao caminho livre médio das colisões de partículas.

Como o PECVD difere da DCV tradicional?

A principal diferença entre o PECVD e a Deposição Química de Vapor (CVD) tradicional reside nos princípios termodinâmicos das reações químicas. No PECVD, a dissociação das moléculas de gás dentro do plasma não é seletiva, levando à deposição de camadas de filme que podem ter uma composição única em um estado de não equilíbrio, não limitado pela cinética de equilíbrio. Um exemplo típico é a formação de filmes amorfos ou não cristalinos.

Características do PECVD

Baixa temperatura de deposição: Isso ajuda a reduzir a tensão interna causada por coeficientes incompatíveis de expansão térmica linear entre o filme e o material do substrato.

Alta Taxa de Deposição: Principalmente em condições de baixa temperatura, esta característica é vantajosa para a obtenção de filmes amorfos e microcristalinos.

Danos térmicos reduzidos: O processo de baixa temperatura minimiza os danos térmicos, reduz a interdifusão e as reações entre o filme e o material do substrato e diminui o impacto das altas temperaturas nas propriedades elétricas dos dispositivos.