Deposizione chimica da vapore assistita da plasma

La deposizione chimica da vapore con plasma potenziato ( deposizione da vapore chimica inglese con plasma , PECVD; e deposizione da vapore chimica assistita da plasma inglese , chiamata PACVD) è una forma speciale di deposizione chimica da vapore (CVD), in cui la deposizione da parte di un plasma è supportata. Il plasma può bruciare direttamente accanto al substrato da rivestire (metodo del plasma diretto) o in una camera separata (metodo del plasma remoto).

funzionalità

PECVD in azione: DC - plasma (viola) ha migliorato in questo apparato PECVD su scala di laboratorio, la crescita di nanotubi di carbonio .

Mentre nella CVD la dissociazione (rottura) delle molecole del gas di reazione avviene attraverso l'apporto esterno di calore e l'energia rilasciata dalle seguenti reazioni chimiche, questo compito viene svolto nella PECVD da elettroni accelerati nel plasma. Oltre ai radicali formati in questo modo, in un plasma vengono generati anche ioni che insieme ai radicali provocano il deposito dello strato sul substrato. La temperatura del gas nel plasma di solito aumenta solo di poche centinaia di gradi Celsius, il che significa che, contrariamente alla CVD, possono essere rivestiti anche materiali più sensibili alla temperatura.

Nel metodo del plasma diretto , viene applicato un forte campo elettrico tra il substrato da rivestire e un controelettrodo, che accende un plasma. Con il metodo del plasma remoto , il plasma è disposto in modo tale da non avere alcun contatto diretto con il substrato. Ciò consente di ottenere vantaggi per quanto riguarda l'eccitazione selettiva dei singoli componenti di una miscela di gas di processo e riduce la possibilità di danni al plasma alla superficie del substrato da parte degli ioni. Gli svantaggi possono essere la perdita di radicali nel percorso tra plasma remoto e substrato e la possibilità di reazioni in fase gassosa prima che le molecole di gas reattivo abbiano raggiunto la superficie del substrato.

I plasmi possono anche essere generati in modo induttivo / capacitivo irradiando un campo elettromagnetico alternato, per cui gli elettrodi sono superflui.

Esempi

Schema di un reattore a piastre PECVD

Con PECVD si possono depositare composti di silicio amorfo , nitruro di silicio , biossido di silicio e nitruro di ossido di silicio e molto altro (es. Nanotubi di carbonio ).

Gli strati di materiale semiconduttore silicio sono costituiti da monosilano o tetracloruro di silicio :

${\ displaystyle \ mathrm {SiH_ {4} \ longrightarrow Si + 2H_ {2}}}$

${\ displaystyle \ mathrm {SiCl_ {4} + 2H_ {2} \ longrightarrow Si + 4HCl}}$

Gli strati dielettrici fatti di biossido di silicio possono essere fatti di monosilano e per es. B. L'ossido nitrico può essere prodotto:

${\ displaystyle \ mathrm {SiH_ {4} + 4NO \ longrightarrow SiO_ {2} + 2H_ {2} O + 2N_ {2}}}$

Strati di nitruro di silicio utilizzati per la passivazione possono essere prodotti da monosilano e azoto :

${\ displaystyle \ mathrm {3SiH_ {4} + 2N_ {2} \ longrightarrow Si_ {3} N_ {4} + 6H_ {2}}}$

Strati di alluminio , che ha la funzione di conduttore elettrico negli elementi di commutazione , possono essere prodotti da cloruro di alluminio e idrogeno:

${\ displaystyle \ mathrm {2AlCl_ {3} + 3H_ {2} \ longrightarrow 2Al + 6HCl}}$

Guarda anche

• Rivestimento al plasma

letteratura

• Eugen Unger: La produzione di strati sottili. Il processo PECVD: deposizione di vapore in un plasma . In: Chemistry in Our Time . nastro 25 , n. 3 , 1991, pag. 148–158 , doi : 10.1002 / ciuz.19910250306 .