PLAZMA DESTEKL CVD (PECVD)

Film ktrme ilemi bir inert gaz iinde buharlatrlm reaktifler ile doldurulmu bir kamara ierisinde kimyasal bir reaksiyon balatlrEnerji verilmesiyle ortamda dank halde bulunan reaktiflerin reaksiyonuna sebep olur ve bylece hedeflenen yzey zerinde istenen filmin oluturulmas salanr.

CVD NEDR?

Gaz faz DifsyonuGaz faz ReaksiyonuAbsopsiyonYzey ReaksiyonuYzey DifzyonuKristal kafesle birlemeAdsorpsiyonGaz faz Difzyonu

CVD BASAMAKLARI

Gaz faz DifzyonuGaz faz ReaksiyonuAbsorpsiyonYzey ReaksiyonuYzey DifzyonuKristal kafesle birlemeAdsorpsiyonGaz faz Difzyonu

ETL CVD TPLERAPCD (sade CVD, Atmospheric Pressure CVD): Yksek scaklkta fakat atmosferik basn seviyesinde (105 Pa) uygulanan bir ktrme eididir. LPCVD (Low Pressure CVD): ktrme oran ve uniform yap elde edebilmek iin vakum altnda (

SORUDier CVD tipleriyle karlatrldnda PECVD tekniinin avantaj/dezavantajlar nelerdir?

Avantajlar; - Kaliteli sonu - Uniform yap - Uzun numunelere uygulanabilirDezavantajlar; - Hzl gaz ak - Sk temizleme

APCVD Reaktr

Avantajlar: - Mkemmel bir niform yap - Ykleme boyutu byk - Byk yzeylere uygulanabilirDezavantajlar: - Dk ktrme oran - Toksik, korozif veya yanc gazlarLPCVD Reaktr

50 KHz ~ 13,56 MHz g kaynaVakum: 0,1 ~ 5 torrAvantajlar; - Dk ktrme scakl - Dk g kaynaDezavantajlar; - Kstl kapasite - Numuneler tekil yklenebilir - Kolay temizlenebilmePECVD Reaktr

Neden PECVD? (1)Termal CVDye gre ok daha dk scaklk ve basn seviyelerinde ktrme ilemi gerekletirilebilir bir sistemdir.TEOS= Tetra-etil ortosilikat, Si(OC2H5)4

FilmnclerTermal kelmePlasma-enhancedSilikon NitritSiH4 SiH2Cl2 ve NH37500 C200-5000 CSilikon OksitSiH4 ve O2 [veya sk sk N2O]350-5500 C200-4000 CTEOS ve O2700-9000 C300-5000 CAmorf silikonSiH4550-6000 C200-4000 C

Neden PECVD? (2)Plasma destekli ktrme kullanmnn ikinci sebebi de plazmaya maruz kalan yzeylerin enerjik (aktif) iyon bombardmanna konu olmasdr. Bunlarn kinetik enerjisi birka eVdan yzlerce eVa kadar eitlendirilebilir.yon bombardmannn doal olarak ktrlen film zerine ok nemli etkileri vardr. Artan iyon bombardman daha younlamaya ve film iinde daha fazla gerilmelere sebebiyet verir.Bununla birlikte, oluan ar gerilmeler kaplama gvenilirliinin zarar grmesine yol aabilir. Bu gerilme ilem koullarnda deiiklikler, kamara geometrisi veyahut sistem ikazyla ayarlanabilir.

Neden PECVD? (3)Plazma Destekli ktrme ileminin son nemli zellii ise reaktrn kolayca temizlenebilmesi zelliidir. rnein, Florin ieren bir gaz (CF4) silikon, silikon nitrit, silikon dioksit plazmalarn tututurarak kamara duvarlar ve elektrotlardan plazma kalntlarn temizleyebilirsiniz.Kamara temizlii byk pratik neme sahiptir; kaln filmler kamarann zerinde partiller oluturabilir ki bu yzeylerden derler ve yar iletken devre desenlerinde bozukluklara sebebiyet verebilirler.

PECVD DezavantajlarSnrl Kapasite; PECVD sistemlerinde numune tayc altlk zerinde yass bir ekildeyken kaplama yaplr. LPCVDnin (numuneler dikey yklenir) aksine yalnzca numunenin tek bir yzeyi kaplanabilir. PECVD tek seferde 1-4 aras numune kaplarken LPCVD 25 numuneye kadar kaplayabilir.

Organik Film ktrmePlazma Polimerizasyonu Amorf Hidrojenize Silikon (a-Si:H)Silikon Dioksit (SiO2)Silikon Nitrit (SiN)Silikon Karbr (SiC)Poli Silikon (poly-Si)Diamond Like Karbon (DLC)norganik Film ktrme

Plazma PolimerizasyonuAtomik prosesPolimerler ou durumda yksek lde dallanm ve yksek dzeyde aprazlanmtriddetle sistem-baml bir prosestirBasn, plazma, gaz ak, uygulanan elektrik k gibi parametreler kontrol altndadr.

Plazma PolimerizasyonuKarakterizasyon; - Mkemmel kaplama, neredeyse tm yzeylerde yapma - Kimyasal, mekanik ve termal stabilite - Yksek kimyasal bariyer etkisi Uygulamalar; - Kaznmaya direnli kaplamalar - Korozyondan koruyucu kaplamalar - Yapmaz, kirlenmez kaplamalar - Bariyer grevi grecek tabakalar eklinde kaplamalar

norganik Film ktrmeDiamond Like Carbon (DLC) Radyasyon etkisi ile sertleen zellikte radyasyon nleyici kapak malzemesi retimi. Askeriye iin cihaz gelitirilebilir. Amorf Silicon (A-Si) Gne pillerinin retimi. Poli Silicon (Poly-Si) Silicon Nitrit (SiN) A-Silikon ve Poli-Silikon iletkendir ve bunlarn miktarna bal olarak iletkenlik zellii deiebilir.

Dielektrik ve Poli-Silikon FilmlerEn yaygn olarak kullanlan filmler - Poli-Si, SiO2, Si3N4ve SiNx En yaygn ktrme yntemleri - APCVD, LPCVD, PECVD En yaygn uygulamalar - Poli-Silikon katkl MOS (Metal Oksit Yariletkenler) Gates - SiO2 seviyeler aras dielektrik olarak - Si3N4 difzyon ve sodyum bariyeri olarak - SiNx ip pasivasyon tabakas olarak

KTRME PROSESLER

rnReaktanlarktrme ScaklSilisyum DioksitSiH4+ CO2+ H2O SiCl2H2+ N2O SiH4+ N2O SiH4+ NO Si(OC2H5)4 SiH4+ O2850-9500 C 850-9000 C 750-8500 C 650-7500 C 650-7500 C 400-4500 CSilisyum NitritSiH4+ NH3 SiCl2H2 + NH3700-9000 C 650-7500 CPlazma Silisyum NitritSiH4+ NH3 SiH4+ N2200-3500 C 200-3500 CPlazma Silisyum DioksitSiH4+ N2O200-2500 CPolisilikonSiH4575-6500 C

Poli-Silikon ktrmeReaktr basnc - Pompalama hz - Nitrojen ak - Sabit bir oran ile toplam gaz akna baldrktrme yeniden retilebilirliinin en iyi olduu zaman pompalama hz ile basn kontrol edilebildii zamandr.

Poli-Silikon ktrmePoli-Silikon filmler 5800 C altnda amorf kelir.6250 C stnde Poli-Silikon filmler ok kristalli ve lamelli yapda kmtr.

SO2 STEP COVERAGETEOS 7000 CdeSilisyum eridi-O2 4500 C ve dk basnSilisyum eridi-O2 4800 C ve Atmosferik basn

ktrlm Oksitleri zellikleriSilikon Dioksitin zellikleri;

kelmePlazmaSiH4+ O2TEOSSiCl2H2+ N2OTermalScaklk2000 C4500 C7000 C9000 C10000 CKompozisyonSiO1.9(H)SiO2 (H)SiO2SiO2 (Cl)SiO2Termal StabiliteH KayplarYounlamaStabilCl KayplarStabilYounluk (g/cm3)2,32,12,22,22,2Refraktif index1,471,441,461,461,46Gerilme (109 dyne/cm2)3C-3T3T1C3C3CDielektrik dayanm (106 V/cm)3-68101011Kaznma Oran, nm/min (100:1 H2O: HF)406332,5Dielektrik Sabiti4,94,34,0-3,9

LPCVD Nitritleme sitokiyometrik ve sodyum difzyonu ve oksidasyonuna kar iyi bir bariyer oluturur.PECVD nitrit byk miktarda hidrojen ierir ve HF ile kaznabilir. ktrlm Nitritlerin zellikleri

Farkl ktrme tekniklerinin karlatrlmas;

Atmospheric pressure APCVDLow temperature LPCVDMedium temperature LPCVDPlasma Enhanced PECVDScaklk (0 C)300-500300-500500-900100-350MalzemelerSiO2SiO2Poli-SiSiNHKullanmPasivizasyon, zolasyonPasivizasyon, zolasyonGei metal, zolasyonPasivizasyon, zolasyonktlarYksekYksekYksekDkPartikllerOlduka fazlaok azok azOlduka fazlaFilm zellikleriyiyiMkemmelZayfDk scaklkEvetEvetHayrEvet

zetle

CVD ProsesiAvantajlarDezavantajlarUygulamalarTipik aralk (Basn/Scaklk)PECVDDk altlk scakl, Daha hzl ktrme oran, yi yapma, Dk pinhole younluuKimyasal ve partikl kontaminasyonu, Snrl kapasiteMetaller zerinde dk scaklk izolatrleri, pasivasyon2-5 Torr/300-4000 CAPCVDBasn, Dk scaklkta yksek ktrme oran.Partikl Kontaminasyonu, Kitlesel tama kontrolldrKatkl ve katksz dk scaklk oksitleri100-10 KPa/350-4000 CLPCVDMkemmel saflk ve niform yap, Byk kamara kapasitesiYksek scaklk ve dk ktrme oran, Kontroll yzey reaksiyonuKatkl ve katksz yksek scaklk oksitleri, Silikon Nitritler, Poli-Silikon100 Pa/550-6000 CVLPCVDTipik LPCVD zellikleriKontroll yzey reaksiyonuTek Kristal Silikon1,3 Pa

CevapAvantajlar: Daha dk alt yzey scakl, daha hzl kelme oran, iyi yapma, Dk pinhole younluu.Dezavantajlar: Kimyasal ve partikl kontaminasyonu, snrl kapasite.

http://cape.uwaterloo.ca/che100projets/vapourdep/sld001.htm

http://www.timedomaincvd.com/CVD_Fundamentals/Fundamentals_of_CVD.html

http://www.batnet.com/anigmatics/semiconductor_processing/CVD_Fundametals/plasmas/plasma_deposition.html

http://www.eurobonding.org/Englisch/Oberflaechen/Plasma_polymerization.htm

http://www.vergason.com/pdfDocs/VTI%20papers,%20Plasma%20Polymerization,%20Theo%20Prac_.pdf

http://www.plasmaequip.com/WHAT%20IS%20PECVD.pdf

http://www.engr.sjsu.edu/lhe/lectures/lecture%205(chap%2011-20II).pdf

KAYNAKLAR

****