等離子體化學氣相沉積
等離子體化學氣相沉積
等離子體化學氣相沉積(plasmachemical vapor deposition)是指用等離子體激活反應氣體,促進在基體表面或近表面空間進行化學反應,生成固態膜的技術。按產生等離子體的方法,分為射頻等離子體、直流等離子體和微波等離子體CVD等。
等離子體化學氣相沉積(plasma chemical vapor deposition)簡稱PCVD,是一種用等離子體激活反應氣體,促進在基體表面或近表面空間進行化學反應,生成固態膜的技術。等離子體化學氣相沉積技術的基本原理是在高頻或直流電場作用下,源氣體電離形成等離子體,利用低溫等離子體作為能量源,通入適量的反應氣體,利用等離子體放電,使反應氣體激活並實現化學氣相沉積的技術。
PCVD與傳統CVD技術的區別在於等離子體含有大量的高能量電子,這些電子可以提供化學氣相沉積過程中所需要的激活能,從而改變了反應體系的能量供給方式。由於等離子體中的電子溫度高達10000K,電子與氣相分子的碰撞可以促進反應氣體分子的化學鍵斷裂和重新組合,生成活性更高的化學基團,同時整個反應體系卻保持較低的溫度。這一特點使得原來需要在高溫下進行的CVD過程得以在低溫下進行。
射頻等離子體化學氣相沉積是等離子體增強化學氣相沉積技術中的一種,其特點在於等離子體是高真空度下氣體在射頻交變電場的作用下發生電離而產生。根據射頻電場耦台形式的不同,可以分為射頻感應耦合斌和射頻電容耦合式。
原理是在高頻或直流電場作用下,源氣體電離形成等離子體,基體浸沒在等離子體中或放置在等離子體下方,吸附在基體表面的反應粒子受高能電子轟擊,結合鍵斷裂成為活性粒子,化學反應生成固態膜。沉積時,基體可加熱,亦可不加熱。工藝過程包括氣體放電、等離子體輸運,氣態物質激活及化學反應等。主要工藝參數有:放電功率、基體溫度、反應壓力及源氣體成分。主要特點是可顯著降低反應溫度,已用於多種薄膜材料的製備。
工藝流程
PCVD與MCVD‘樣,主要發展在芯棒的質量和直徑方面。當前的PCVD工藝採用大直徑合成石英管代替天然水晶熔制的石英管作為襯底管,同時改進了PCVD設備特性,提高了沉積速率和沉積長度。雖然目前PCVD仍採用套管法製作大預製棒,但預製棒的套管重達好幾公斤,這就導致PCVD套管工藝從RIT[藝(採用小尺寸套管的工藝)變為RIC工藝(採用大尺寸套管的工藝)。