PECVD 공정

플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)은 칩 제조에 널리 사용되는 기술입니다. 플라즈마 내 전자의 운동 에너지를 활용해 기상에서 화학 반응을 활성화함으로써 박막 증착이 가능합니다. 플라즈마는 거시적 규모에서 전기적으로 중성인 이온, 전자, 중성 원자 및 분자의 집합체입니다. 플라즈마는 많은 양의 내부 에너지를 저장할 수 있으며 온도 특성에 따라 열 플라즈마와 저온 플라즈마로 분류됩니다. PECVD 시스템에서는 저압 가스 방전을 통해 형성되어 비평형 가스 플라즈마를 생성하는 저온 플라즈마가 사용됩니다.

콜드 플라즈마의 특성은 무엇입니까?

무작위 열 운동: 플라즈마 내 전자와 이온의 무작위 열 운동은 방향성 운동을 초과합니다.

이온화 과정: 주로 빠른 전자와 가스 분자 사이의 충돌로 인해 발생합니다.

에너지 불균형: 전자의 평균 열 운동 에너지는 무거운 입자(예: 분자, 원자, 이온 및 라디칼)의 평균 열 운동 에너지보다 1~2배 더 높습니다.

에너지 보상 메커니즘: 전자와 무거운 입자 사이의 충돌로 인한 에너지 손실은 전기장에 의해 보상될 수 있습니다.

저온 비평형 플라즈마의 복잡성으로 인해 몇 가지 매개변수로 그 특성을 설명하는 것은 어렵습니다. PECVD 기술에서 플라즈마의 주요 역할은 화학적으로 활성인 이온과 라디칼을 생성하는 것입니다. 이러한 활성종은 다른 이온, 원자 또는 분자와 반응하거나 기판 표면에서 격자 손상 및 화학 반응을 일으킬 수 있습니다. 활성 종의 수율은 전자 밀도, 반응물 농도 및 전계 강도, 가스 압력 및 입자 충돌의 평균 자유 경로와 관련된 항복 계수에 따라 달라집니다.

PECVD는 기존 CVD와 어떻게 다릅니까?

PECVD와 기존 화학 기상 증착(CVD)의 주요 차이점은 화학 반응의 열역학적 원리에 있습니다. PECVD에서 플라즈마 내 가스 분자의 해리는 비선택적이므로 평형 동역학에 의해 제한되지 않고 비평형 상태에서 고유한 구성을 가질 수 있는 필름 층이 증착됩니다. 전형적인 예는 비정질 또는 비결정질 필름의 형성입니다.

PECVD의 특성

낮은 증착 온도: 이는 필름과 기판 재료 간의 선형 열팽창 계수 불일치로 인해 발생하는 내부 응력을 줄이는 데 도움이 됩니다.

높은 증착 속도: 특히 저온 조건에서 이 특성은 비정질 및 미정질 필름을 얻는 데 유리합니다.

열 손상 감소: 저온 공정은 열 손상을 최소화하고 필름과 기판 재료 사이의 상호 확산과 반응을 줄이며 고온이 장치의 전기적 특성에 미치는 영향을 줄입니다.