Pecvd에서 반응 가스는 어떻게 고체 필름으로 변할까요?플라즈마 구동 증착 공정 공개

플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)은 가스 도입, 플라즈마 활성화, 표면 반응 및 필름 형성을 포함하는 다단계 공정을 통해 반응 가스를 고체 필름으로 변환합니다.플라즈마는 기존 CVD보다 낮은 온도에서 전구체 가스를 분해하는 에너지를 제공하여 온도에 민감한 기판 위에 증착할 수 있습니다.주요 반응은 이온화된 가스 종들이 웨이퍼 표면과 상호작용하여 굴절률 및 응력과 같은 제어된 특성을 가진 안정적인 고체 필름을 형성할 때 발생합니다.이 다목적 기술은 실리콘 산화물/질화물에서 도핑된 반도체에 이르는 다양한 재료를 증착하며, 반도체 및 디스플레이 제조 전반에 걸쳐 적용됩니다.

핵심 포인트 설명:

가스 도입 및 플라즈마 활성화
- 전구체 가스(예: 실리콘 필름용 실란)가 챔버로 유입되어 평행 전극 사이를 흐릅니다.
- 화학 기상 증착 은 RF 전력이 가스를 이온화하여 반응성 종(전자, 이온, 라디칼)을 포함하는 플라즈마를 생성할 때 시작됩니다.
- 예시:SiH₄ → SiH₃- + H-(라디칼 형성)
표면 반응 및 필름 성장
- 활성화된 종은 기판 표면에 흡착하여 이질적인 반응을 일으킵니다.
- 주요 프로세스:
  - 라디칼-표면 상호작용(예: SiH₃- + 표면 → Si-H 결합)
  - 이온 보조 증착(플라즈마 이온이 필름 밀도/응력 수정)
- 순차적 반응으로 필름을 한 층씩 쌓아 올리기
재료별 반응 경로
- 질화규소(Si₃N₄):3SiH₄ + 4NH₃ → Si₃N₄ + 12H₂
- 이산화규소(SiO₂):SiH₄ + 2N₂O → SiO₂ + 2N₂ + 2H₂
- 도핑은 PH₃(n형) 또는 B₂H₆(p형)과 같은 가스를 도입합니다.

프로세스 제어 파라미터

파라미터	필름에 미치는 영향	일반적인 값
RF 전력	더 높은 밀도, 더 낮은 스트레스	50-500W
압력	적합성 대 증착 속도	0.1-10 토르
온도	결정성/화학량론	200-400°C
가스 비율	필름 구성	예: SiN의 경우 SiH₄/NH₃ 1:3

열 CVD 대비 장점
- 50~80% 낮은 온도 작동(유리/플라스틱 기판 사용 가능)
- 더 빠른 증착 속도(100-500nm/분)
- 복잡한 형상을 위한 더 나은 스텝 커버리지
구매자를 위한 장비 고려 사항
- 챔버 설계:처리량을 위한 멀티 스테이션과 싱글 웨이퍼 비교
- 플라즈마 소스:균일한 대면적 필름을 위한 RF(13.56MHz) 대 VHF
- 가스 공급:TEOS 기반 공정을 위한 액체 전구체 기화기
- 안전:실란/암모니아를 위한 독성 가스 저감 시스템

플라즈마 균일성이 300mm 웨이퍼의 박막 두께 변화에 어떤 영향을 미치는지 생각해 보셨나요?최신 PECVD 툴은 회전 전극 설계와 실시간 플라즈마 모니터링으로 이 문제를 해결합니다.이러한 기술을 통해 오늘날 모든 스마트폰 프로세서를 절연하는 고품질 유전체 층을 구현할 수 있습니다.

요약 표:

프로세스 단계	주요 작업	필름에 미치는 영향
가스 도입	전구체 가스(예: SiH₄, NH₃)가 챔버로 유입됩니다.	필름 구성 결정
플라즈마 활성화	RF 전력은 가스를 이온화하여 반응성 종(라디칼/이온)을 생성합니다.	저온 증착 가능
표면 반응	라디칼이 기판에 흡착하여 결합을 형성합니다(예: Si-H, Si-N).	필름 밀도/응력 제어
필름 성장	순차적 층별 증착	원하는 두께/균일성 달성
공정 파라미터 조정	RF 출력, 압력, 온도, 가스 비율 조정	굴절률/화학량론 최적화