Os gases precursores no PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) são tipicamente gases reactivos que são ionizados sob a ação do plasma para formar grupos activos de estado excitado. Estes grupos difundem-se então para a superfície do substrato e sofrem reacções químicas para completar o crescimento da película. Os gases precursores comuns incluem silano, oxigénio e outros gases que podem formar revestimentos de película fina em substratos, tais como metais, óxidos, nitretos e polímeros.
Explicação pormenorizada:
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Papel dos gases precursores no PECVD:
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No PECVD, os gases precursores são introduzidos na câmara de reação em estado gasoso. O plasma, gerado por radiofrequência (RF), corrente contínua (DC) ou descarga de micro-ondas, energiza estes gases. Este processo de ionização forma um plasma que contém iões, electrões livres, radicais livres, átomos excitados e moléculas. Estas espécies energizadas são cruciais para o processo de deposição, uma vez que interagem com o substrato para depositar películas finas.
- Tipos de Gases Precursores:Silano (SiH4):
- Normalmente utilizado para depositar películas à base de silício, como o dióxido de silício ou o nitreto de silício.Oxigénio (O2):
- Frequentemente utilizado em combinação com outros gases para formar óxidos.Hidrogénio (H2):
- Utilizado para ajudar na redução ou decomposição das espécies precursoras a temperaturas mais baixas.Gases orgânicos:
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Para a deposição de películas poliméricas, são utilizados gases como fluorocarbonetos, hidrocarbonetos e silicones.Mecanismo de Formação de Películas:
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O plasma aumenta a atividade química das espécies reactivas, permitindo que as reacções químicas ocorram a temperaturas muito mais baixas em comparação com a CVD convencional. O plasma dissocia os gases precursores, criando espécies altamente reactivas que podem reagir com o substrato ou entre si para formar a película desejada. Este processo é eficiente mesmo a baixas temperaturas, o que é fundamental para substratos sensíveis ao calor elevado.
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Importância da baixa pressão no PECVD:
- A maioria dos processos PECVD são conduzidos a baixa pressão para estabilizar o plasma de descarga, aumentando o caminho livre médio das espécies de plasma. Este ambiente de baixa pressão assegura que as espécies reactivas podem efetivamente atingir a superfície do substrato, melhorando a uniformidade e a qualidade da película depositada.
- Variações nas técnicas de PECVD:RF-PECVD:
Utiliza plasma de radiofrequência, que pode ser gerado por acoplamento capacitivo (CCP) ou acoplamento indutivo (ICP). O acoplamento indutivo gera normalmente uma maior densidade de plasma, conduzindo a uma dissociação mais eficiente dos precursores.
VHF-PECVD:
