الترسيب بالبخار الكيميائي المعزز بالبلازما (PECVD) هو عملية تستخدم لترسيب الأغشية الرقيقة عند درجات حرارة منخفضة باستخدام طاقة البلازما لتحريك التفاعلات الكيميائية بين الأنواع التفاعلية والركيزة. هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص عندما يكون من الضروري الحفاظ على درجات حرارة منخفضة للرقاقة مع تحقيق خصائص الفيلم المطلوبة.
ملخص كيفية عمل PECVD:
تتضمن تقنية PECVD استخدام طاقة التردد اللاسلكي (RF) لتوليد بلازما من خليط غازات السلائف داخل مفاعل. تخلق هذه البلازما أنواعًا تفاعلية ونشطة من خلال التصادمات، والتي تنتشر بعد ذلك إلى سطح الركيزة وتشكل طبقة من المواد. وتتمثل الميزة الرئيسية للترسيب الكيميائي بالبخار بالتفريغ الكهروضوئي PECVD مقارنةً بالترسيب الكيميائي التقليدي باستخدام CVD في قدرته على العمل في درجات حرارة منخفضة بشكل ملحوظ، تتراوح عادةً بين 200-400 درجة مئوية، مقارنةً ب 425-900 درجة مئوية للترسيب الكيميائي بالبخار منخفض الضغط (LPCVD).
-
الشرح التفصيلي:توليد البلازما:
-
في تقنية PECVD، تُستخدم طاقة الترددات اللاسلكية عند 13.56 ميجاهرتز لبدء تفريغ توهج (بلازما) بين قطبين متوازيين والحفاظ عليه. وتتكون هذه البلازما من خليط غاز سلائف يتم إدخاله في المفاعل. وتؤين طاقة التردد اللاسلكي جزيئات الغاز، مما يخلق بلازما تحتوي على تركيز عالٍ من الإلكترونات والأيونات النشطة.
-
تكوين الأنواع التفاعلية:
-
تتصادم الإلكترونات النشطة في البلازما مع جزيئات الغاز، مما يؤدي إلى تكوين أنواع تفاعلية مثل الجذور والأيونات. وتكون هذه الأنواع أكثر تفاعلية كيميائياً من جزيئات الغاز الأصلية بسبب حالات الطاقة الأعلى.
- ترسب الفيلم:
- تنتشر الأنواع التفاعلية من خلال غلاف البلازما (المنطقة القريبة من الركيزة حيث ينخفض جهد البلازما إلى جهد الركيزة) وتمتص على سطح الركيزة. وتحدث التفاعلات الكيميائية على السطح، مما يؤدي إلى ترسب طبقة رقيقة. ويمكن أن تحدث هذه العملية في درجات حرارة أقل بكثير من CVD التقليدي لأن البلازما توفر طاقة التنشيط اللازمة لهذه التفاعلات.مزايا PECVD:
-
ترسيب بدرجة حرارة منخفضة:
- تسمح تقنية PECVD بترسيب الأغشية عند درجات حرارة منخفضة بما يكفي لمنع تلف الركائز الحساسة للحرارة. وهذا أمر بالغ الأهمية للعديد من تطبيقات أشباه الموصلات الحديثة حيث يتم استخدام ركائز مثل البلاستيك أو المواد العضوية.الترابط الجيد بين الفيلم والركيزة:
- تقلل درجات حرارة الترسيب المنخفضة في تقنية PECVD من الانتشار غير المرغوب فيه والتفاعلات الكيميائية بين الفيلم والركيزة، مما يؤدي إلى التصاق أفضل وإجهاد أقل في الواجهة.العمليات المجهرية في PECVD:
جزيئات الغاز وتصادم الإلكترونات:
الآلية الأساسية لتكوين الأنواع التفاعلية في عملية PECVD هي تصادم جزيئات الغاز مع الإلكترونات عالية الطاقة من البلازما. ويمكن أن تؤدي هذه التصادمات إلى تكوين مجموعات وأيونات نشطة مختلفة.
