Μικροηλεκτρονική Τεχνολογία: Πλάσμα-Sputtering

Πλάσμα

• Το πλάσμα είναι ένα ιονισμένο αέριο που αποτελείται από θετικά και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια (ιόντα, ηλεκτρόνια, αρνητικά ιόντα), ουδέτερα σωματίδια (μόρια, ελεύθερες ρίζες, διεγερμένα ουδέτερα σωματίδια και φωτόνια)
• Το πλάσμα αποτελεί την τέταρτη και πλέον διαδεδομένη κατάσταση της ύλης στο σύμπαν (99%)
• Για την μετάβαση από τη μια κατάσταση της ύλης σε μια άλλη απαιτείται ενέργεια περίπου 10-2 eV/σωματίδιο

Τύποι πλάσματος

• Το πλάσμα κατηγοριοποιείται με βάση δυο μεγέθη: την πυκνότητα των ηλεκτρονίων και τη θερμοκρασία των ηλεκ τρονίων

Εφαρμογές της διεργασίας πλάσματος

• Εναπόθεση υλικών (Plasma enhanced CVD, sputtering)
• Εγχάραξη υλικών (Plasma Etching)
• Τροποποίηση επιφανειών (Plasma surface modification)
• Τομείς εφαρμογής: Μικροηλεκτρονική, Βιολογία, Ιατρική-Βιοιατρική, Προστασία περιβάλλοντος, Μεταβολή επιφανειακών ιδιοτήτων, Προστασία υλικών

Διεργασίες Πλάσματος

• Το πλάσμα που χρησιμοποιείται στην εναπόθεση και την επεξεργασία υλικών είναι μια αυτοσυντηρούμενη ηλεκτρική εκκένωση ανάμεσα σε δυο ηλεκτρόδια, την κάθοδο και την άνοδο
• Εκκενώσεις dc, rf, microwave, χαμηλής πίεσης, ατμοσφαιρικής πίεσης

PECVD – το παράδειγμα των λεπτών υμενίων Si

• Ως πρόδρομη ένωση χρησιμοποιείται το σιλάνιο (SiH4) σε μίγματα του με υδρογόνο, προσθήκη διβοράνης (B2H6) ή φωσφίνης (PH5) για την παραγωγή εμπλουτισμένων υλικών
• Βιομηχανικά: χωρητικά συζευγμένες εκκενώσεις με πίεση μερικών torr
• Θερμοκρασία υποστρώματος 200 oC

Sputtering

• Ο βομβαρδισμός ιόντων μπορεί να δημιουργήσει μια σειρά από συγκρούσεις μεταξύ των ατόμων του στόχου, οδηγώντας πιθανώς σε εκτοπισμό ορισμένων από αυτά τα άτομα
• Μπορεί να γίνει εναπόθεση υλικού
• Μπορεί να γίνει εγχάραξη

Χρησιμότητα Sputtering

• Χρησιμοποιείται: Καθαρισμό επιφανειών, Εναπόθεση υμενίων, Παραγωγή ημιαγωγών, Φωτοβολταικές διατάξεις, Υλικά με υψηλό σημείο τήξης όπως κεραμικά

Τεχνικές Sputtering

• DC sputtering
• RF Sputtering
• Για μη αγώγιμα υλικά χρησιμοποιείται η τεχνική RF Sputtering