PECVD – Plasma Enhanced CVD
PECVD je kombinací chemických a fyzikálních procesů, jedná se v podstatě o přechod mezi CVD a PVD. Tato metoda byla vyvinuta v 60. letech 20. století pro výrobu polovodičů, především pro depozici nitridu křemíku.
Princip
Pokud zahřejeme dvouatomový plyn (např. H2) nad určitou teplotu, dojde k jeho disociaci na atomy (H2 → 2 H). Tyto atomy budou z určité části ionizovány (odtrhnutím elektronu dojde k vytvoření iontu). Vzniklá směs iontů (kationty a elektrony) a neionizovaných atomů se nazývá plasma. Tento způsob je ovšem pro praktické využití téměř nepoužitelný, protože musíme dosáhnout velmi vysokých teplot (>5 000 K). To je samozřejmě velmi nákladné.
Výhodnější a proto používanější metodou je využití působení elektrické energie na plyn, např. nízkofrekvenční obloukový výboj.
Výhody PECVD
- Depozice probíhá při nižší teplotě než u klasického provedení. Toto je hlavní výhoda PECVD, protože můžeme pro depozici použít i substráty s nízkou teplotou tání, např. hliník nebo organické polymery.
- Díky nízké teplotě depozice je potlačen vliv rozdílné tepelné roztažnosti substrátu a filmu.
- Při nízké teplotě vznikají amorfní nebo polykrystalické vrstvy, které mají často velmi výhodné vlastnosti.
| Materiál | Teplota depozice [°C] | |
|---|---|---|
| MOCVD | PECVD | |
| Nitrid křemíku | 900 | 300 |
| Oxid křemičitý | 800–1 100 | 300 |
| Karbid titanu | 900–1 100 | 500 |
| Nitrid titanu | 900–1 100 | 500 |
Omezení PECVD
Pomocí PECVD je obtížné získat materiál o vysoké čistotě. Často jsou v depozitu zachyceny vedlejší produkty nebo stopy plynů (H2, …). Někdy se ovšem jedná o výhodu, protože např. křemík užívaný v solárních článcích má lepší optoelektrické vlastnosti pokud obsahuje vodík.
Citlivější substráty používané pro některé polovodičové materiály mohou být poškozeny bombardováním ionty z plazmatu, zvlášt pokud mají vyšší energii než 20 eV. Plasma také reaguje s povrchem substrátu, takže rychlost depozice a vlastnosti připraveného filmu závisí na stálosti plazmatu.
Zařízení pro PECVD je relativně komplikované a drahé.
I s ohledem na tyto nevýhody je PECVD používána v mnoha oblastech.
Příklady použití
| Materiál | Prekurzor | Teplota [°C] | Využití |
|---|---|---|---|
| α–Si | SiH4–H2 | 250 | polovodiče, solární články |
| Si3N4 | SiH4–H2–NH3 | 300 | pasivace |
| boro–fosfo–silikáty | SiH4–TEOS–B2H6–PH3 | 355 | pasivace |
| WSi2 | WF6–SiH4 | 230 | vodiče v integrovaných obvodech |
| TiSi2 | TiCl4–SiH4 | 380–450 | vodiče v integrovaných obvodech |
Máte dotaz nebo podnět k článku? Napište mi
FORMÁT PRO TISK