等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是化学气相沉积(CVD)的一种特殊形式,它利用等离子体增强薄膜在基底上的沉积。与传统的化学气相沉积方法相比,该工艺的优势在于能够在较低的温度下运行,因此适合在对温度敏感的基底上沉积薄膜。
工艺概述:
PECVD 包括使用射频 (RF) 或直流 (DC) 放电产生的等离子体来激活活性气体并为其提供能量。这种活化有利于在比标准 CVD 工艺通常要求更低的温度下沉积薄膜。等离子体可增强薄膜形成所需的化学反应,从而无需较高的基底温度即可沉积出高质量的薄膜。
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详细说明:等离子体的产生:
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在 PECVD 中,等离子体是通过在反应器中的两个电极之间施加频率为 13.56 MHz 的射频能量而产生的。这种能量点燃并维持辉光放电,这是等离子体的可见表现形式。等离子体由带电粒子(离子和电子)和中性粒子的混合物组成,所有这些粒子都因其通电状态而具有高活性。
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活化反应气体:
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引入反应器的前驱气体混合物与等离子体中的高能粒子碰撞后,会发生各种化学和物理变化。这些碰撞使气体分子破裂,形成自由基和离子等活性物质。这一过程至关重要,因为它降低了导致薄膜沉积的化学反应所需的活化能。
- 薄膜沉积:
- 等离子体中产生的活性物质通过鞘(基底附近的高电场区域)扩散并吸附到基底表面。在这里,它们会发生进一步的反应,形成所需的薄膜。使用等离子体可使这些反应在通常为 200-400°C 的温度下进行,大大低于低压化学气相沉积(LPCVD)所需的 425-900°C 温度。PECVD 薄膜的特点:
低温沉积: 使用等离子体可使沉积过程在较低温度下进行,这对不能承受高温的基底非常有利。这也降低了基底受热损坏或发生不必要化学反应的风险。
薄膜与基底之间的良好粘合: