عملية PECVD

يعد ترسيب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما (PECVD) تقنية مستخدمة على نطاق واسع في تصنيع الرقائق. ويستخدم الطاقة الحركية للإلكترونات داخل البلازما لتنشيط التفاعلات الكيميائية في الطور الغازي، وبالتالي تحقيق ترسيب الأغشية الرقيقة. البلازما عبارة عن مجموعة من الأيونات والإلكترونات والذرات المحايدة والجزيئات، وهي محايدة كهربائيًا على المستوى العياني. يمكن للبلازما تخزين كمية كبيرة من الطاقة الداخلية، وبناءً على خصائص درجة حرارتها، يتم تصنيفها إلى بلازما حرارية وبلازما باردة. في أنظمة PECVD، يتم استخدام البلازما الباردة، والتي تتشكل من خلال تفريغ الغاز منخفض الضغط لإنشاء بلازما غازية غير متوازنة.

ما هي خصائص البلازما الباردة؟

الحركة الحرارية العشوائية: الحركة الحرارية العشوائية للإلكترونات والأيونات في البلازما تتجاوز حركتها الاتجاهية.

عملية التأين: تحدث في المقام الأول بسبب الاصطدامات بين الإلكترونات السريعة وجزيئات الغاز.

تفاوت الطاقة: متوسط ​​طاقة الحركة الحرارية للإلكترونات أعلى بمقدار 1 إلى 2 أمر من طاقة الجسيمات الثقيلة (مثل الجزيئات والذرات والأيونات والجذور).

آلية تعويض الطاقة: يمكن تعويض فقدان الطاقة الناتج عن الاصطدامات بين الإلكترونات والجسيمات الثقيلة عن طريق المجال الكهربائي.

نظرًا لتعقيد البلازما غير المتوازنة ذات درجة الحرارة المنخفضة، فمن الصعب وصف خصائصها مع عدد قليل من المعلمات. في تقنية PECVD، يتمثل الدور الأساسي للبلازما في توليد الأيونات والجذور النشطة كيميائيًا. يمكن لهذه الأنواع النشطة أن تتفاعل مع أيونات أو ذرات أو جزيئات أخرى، أو تبدأ في تلف الشبكة وتفاعلات كيميائية على سطح الركيزة. يعتمد إنتاج الأنواع النشطة على كثافة الإلكترون، وتركيز المواد المتفاعلة، ومعاملات الإنتاج، التي ترتبط بقوة المجال الكهربائي، وضغط الغاز، ومتوسط ​​المسار الحر لتصادمات الجسيمات.

كيف يختلف PECVD عن الأمراض القلبية الوعائية التقليدية؟

يكمن الاختلاف الرئيسي بين PECVD وترسيب البخار الكيميائي التقليدي (CVD) في المبادئ الديناميكية الحرارية للتفاعلات الكيميائية. في PECVD، يكون تفكك جزيئات الغاز داخل البلازما غير انتقائي، مما يؤدي إلى ترسب طبقات الفيلم التي قد يكون لها تركيبة فريدة في حالة غير متوازنة، وغير مقيدة بحركية التوازن. والمثال النموذجي هو تكوين أفلام غير متبلورة أو غير بلورية.

خصائص PECVD

درجة حرارة الترسيب المنخفضة: يساعد ذلك على تقليل الضغط الداخلي الناتج عن عدم تطابق معاملات التمدد الحراري الخطي بين الفيلم والمواد الأساسية.

معدل الترسيب العالي: خاصة في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة، تعتبر هذه الخاصية مفيدة للحصول على أفلام غير متبلورة وبلورية دقيقة.

تقليل الضرر الحراري: تقلل عملية درجة الحرارة المنخفضة من الضرر الحراري، وتقلل من الانتشار المتبادل والتفاعلات بين الطبقة الرقيقة والمواد الأساسية، وتقلل من تأثير درجات الحرارة المرتفعة على الخواص الكهربائية للأجهزة.