Principes et avantages du dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PE-CVD)
La technologie PECVD est utilisée commeMCVetPVDLa température de dépôt de la technologie PECVD est généralement inférieure à 600℃, ce qui élargit le champ d'application des matériaux de substrat et présente les avantages d'un équipement simple, d'une faible déformation de la pièce, d'une bonne performance de la métallisation par contournement et d'un revêtement uniforme, etc. La technologie PECVD surmonte les inconvénients de la température de dépôt élevée et les exigences élevées de la technologie CVD en matière de matériaux de substrat, et évite les problèmes de placage par enroulement et d'équipement complexe de la technologie PVD, ce qui constitue un nouveau type de technologie de préparation des couches minces avec de grandes perspectives de développement et une grande valeur d'application.
Principe de la PE-CVD
Il existe de nombreux types de technologies de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD en abrégé), telles que le PECVD à courant continu, le PECVD à courant continu pulsé, le PECVD de composés organo-métalliques, le PECVD à radiofréquence, le PECVD à micro-ondes, le PECVD à lumière d'arc, etc. Ces dernières années, avec la fertilisation croisée de diverses technologies de revêtement, le dépôt composite intégré PVD et PECVD, la nitruration de particules et le dépôt composite intégré PECVD dans le même four ont été mis au point. Bien entendu, ces dernières années, avec la fertilisation croisée de diverses technologies de revêtement, les dispositifs et technologies de dépôt composite intégré par PVD et PECVD, de nitruration de particules et de dépôt composite intégré par PECVD dans le même four sont en constante évolution. À l'heure actuelle, la plupart des dépôts industriels de matériaux de revêtement durs utilisent la technologie PECVD à courant continu et à courant continu pulsé.
La première application de la technologie PECVD a suivi le développement de l'industrie des semi-conducteurs et est apparue pour le traitement des matériaux semi-conducteurs, c'est-à-dire l'utilisation de silicone dans le dépôt de Si02 sur le substrat du matériau semi-conducteur. Plus tard, sur la base des caractéristiques du processus PECVD particulièrement adapté à la production industrielle, le processus a commencé à être utilisé dans un grand nombre d'industries microélectroniques (telles que le processus de circuit intégré, etc.), principalement pour le dépôt de parties de grande surface du film protecteur et de diverses couches isolantes et de films DLC. La technologie PECVD utilise un champ électrique à haute tension appliqué dans la chambre de dépôt, de sorte que le gaz de réaction est soumis à une certaine pression et à une source d'excitation (par exemple : haute tension continue, alimentation électrique pulsée, radiofréquence ou laser, etc.), les électrons dans le champ électrique sous l'effet accélérateur de l'énergie gagnée, et les particules neutres dans le gaz (atomes ou molécules subissant une collision inélastique, puis l'ionisation des électrons secondaires, qui à leur tour se poursuivent et les particules atomiques dans le gaz, les électrons secondaires générés. Ils sont ensuite ionisés et produisent des électrons, de sorte que la collision et l'ionisation répétées produisent un grand nombre d'électrons et d'ions. Le nombre de particules positives et négatives étant égal, on parle de plasma. Les particules chargées dans le processus de collision seront également dues au composite et transformées en particules neutres, et sous la forme d'une décharge lumineuse pour libérer l'énergie excédentaire. Le gaz de réaction est excité dans une cour moléculaire très active, des ions et des groupes atomiques composés de plasma, réduisant considérablement la température de la réaction de dépôt, accélérant le processus de réaction chimique pour améliorer la vitesse de dépôt.
Le gaz de réaction est excité en molécules, atomes, ions et groupes atomiques très actifs composés de plasma, ce qui réduit considérablement la température de réaction de dépôt, accélère le processus de réaction chimique et améliore la vitesse de dépôt. Par conséquent, la température de dépôt de la technologie PECVD générale <600 ℃, élargit le champ d'application du matériau de substrat, avec un équipement simple, une faible déformation de la pièce à usiner, de bonnes performances autour du placage, l'uniformité du revêtement, la modulation de la composition des avantages de la commodité. Elle surmonte les inconvénients de la température de dépôt élevée de la technologie CVD et des exigences strictes concernant le matériau du substrat, et évite les problèmes de placage à enroulement médiocre et d'équipement complexe de la technologie PVD, ce qui convient parfaitement à la production industrielle. À l'heure actuelle, la technologie PECVD est principalement utilisée dans l'industrie des MEMS (comme le processus des circuits intégrés) et pour la préparation de films fins. Parallèlement, la technologie PECVD est également utilisée dans l'optique binaire, les films solaires, les films optiques à gradient d'indice de réfraction et les films anti-laser grâce à sa bonne uniformité et à sa couverture des étapes, à la densité des films déposés, à la force d'adhérence élevée entre la couche de film et le substrat, et à la vitesse de dépôt rapide.
Avantages de la PE-CVD
La méthode PECVD peut être utilisée pour préparer différents films en faisant varier les paramètres du processus, par exemple le débit de gaz réactif, le rapport de gaz réactif, la puissance RF, la pression de la chambre, la température de dépôt, l'épaisseur du film, etc.
Par exemple, pour la préparation de films de SiO2 par PECVD, lorsque la puissance RF est augmentée, le taux d'activation du gaz de réaction augmente, la structure du film est donc relativement dense et l'uniformité est améliorée en conséquence. Cependant, lorsque la puissance est trop élevée, la réaction rendra le SiO2 généré par la vitesse de dépôt trop rapide, mais conduira à une structure de film lâche, la densité du vide augmentera, la répétabilité diminuera également, ce qui conduira à une mauvaise uniformité, lorsque la puissance de la radiofréquence est trop élevée, et même à un endommagement du substrat par les radiations. La température du substrat est également un facteur important affectant l'uniformité du film, lorsque la température du substrat augmente, elle augmente l'énergie des particules déposées à la surface du substrat, ce qui entraîne une augmentation de la mobilité des particules à la surface de la base, exacerbant la possibilité que ces particules se déplacent en grappes ou en îlots, ce qui affecte directement l'uniformité du film. D'autre part, une augmentation de la température de la base facilite le remplissage des défauts de la surface du film par les particules.
Par conséquent, la méthode PECVD de préparation des films optiques présente de nombreux avantages que d'autres méthodes n'ont pas.
(1) Les réactifs et les sous-produits sont des gaz et la structure est simple par rapport aux équipements PVD et CVD.
(2) Vitesse de dépôt rapide, en particulier pour les matériaux en couches minces à indice de réfraction élevé, tels que l'a-Si, le TiO2, etc.
(3) La composition du film peut être réglée arbitrairement dans une large mesure, et il est possible d'obtenir des films optiques avec une variété de matériaux à indice de réfraction intermédiaire, tels que SiCO:H, SiN:H, SiOxNy, SiOxFy, etc.
(4) La structure du film de précipitation est complète et dense, bonne adhérence au substrat.
(5) Excellente couverture des marches
(6) Il est possible d'obtenir une surface de dépôt lisse
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