A deposição de vapor químico enriquecida com plasma (PECVD) é um processo utilizado para depositar películas finas a temperaturas mais baixas, utilizando a energia do plasma para conduzir reacções químicas entre espécies reactivas e o substrato. Este método é particularmente útil quando é necessário manter baixas temperaturas da bolacha e, ao mesmo tempo, obter as propriedades desejadas da película.
Resumo do funcionamento do PECVD:
O PECVD envolve a utilização de energia de radiofrequência (RF) para gerar um plasma a partir de uma mistura de gases precursores num reator. Este plasma cria espécies reactivas e energéticas através de colisões, que depois se difundem para a superfície do substrato e formam uma camada de material. A principal vantagem da PECVD em relação à CVD convencional é a sua capacidade de funcionar a temperaturas significativamente mais baixas, normalmente entre 200-400°C, em comparação com os 425-900°C da deposição de vapor químico a baixa pressão (LPCVD).
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Explicação pormenorizada:Geração de Plasma:
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Na PECVD, a energia RF a 13,56 MHz é utilizada para iniciar e manter uma descarga incandescente (plasma) entre dois eléctrodos paralelos. Este plasma é formado a partir de uma mistura de gás precursor introduzida no reator. A energia RF ioniza as moléculas de gás, criando um plasma que contém uma elevada concentração de electrões e iões energéticos.
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Formação de espécies reactivas:
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Os electrões energéticos no plasma colidem com as moléculas de gás, levando à formação de espécies reactivas, tais como radicais e iões. Estas espécies são mais reactivas do ponto de vista químico do que as moléculas de gás originais devido aos seus estados de energia mais elevados.
- Deposição da película:
- As espécies reactivas difundem-se através da bainha de plasma (a região perto do substrato onde o potencial do plasma desce até ao potencial do substrato) e adsorvem-se na superfície do substrato. As reacções químicas ocorrem na superfície, levando à deposição de uma película fina. Este processo pode ocorrer a temperaturas muito mais baixas do que a CVD convencional porque o plasma fornece a energia de ativação necessária para estas reacções.Vantagens do PECVD:
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Deposição a baixa temperatura:
- A PECVD permite a deposição de películas a temperaturas suficientemente baixas para evitar danos em substratos sensíveis à temperatura. Isto é crucial para muitas aplicações modernas de semicondutores em que são utilizados substratos como plásticos ou materiais orgânicos.Boa ligação entre a película e o substrato:
- As baixas temperaturas de deposição em PECVD minimizam a difusão indesejada e as reacções químicas entre a película e o substrato, conduzindo a uma melhor adesão e a uma menor tensão na interface.Processos Microscópicos em PECVD:
Moléculas de gás e colisões de electrões:
O principal mecanismo de criação de espécies reactivas no PECVD é a colisão de moléculas de gás com electrões de alta energia do plasma. Estas colisões podem levar à formação de vários grupos activos e iões.
