PECVD法生長氮化硅薄膜是利用非平衡等離子體的特性,即等離子體分子、原子、離子或激活基團與周圍環(huán)境相同,而其中非平衡電子由于電子質(zhì)量很小,其平均溫度可以比其他粒子大一二個數(shù)量級,所以通常條件下,要高溫(300℃-450℃)才能實現(xiàn)許多反應。在沉積過程中,特氣NH3與SiH4分子在高頻的作用下熱運動劇烈,相互間碰撞使其分子電離,進而生成SiNx。
PECVD沉積是通過化學反應方式,利用加熱、等離子激勵或光輻射等各種能源,在反應器內(nèi)使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學物質(zhì)在氣相或氣固界面上經(jīng)化學反應形成固態(tài)沉積物的技術(shù)。簡單來說就是:兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導入到一個反應室內(nèi),然后他們相互之間發(fā)生化學反應,形成一種新的材料,沉積到基片表面上。借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離,在局部形成等離子體,而等離子化學活性很強,很容易發(fā)生反應,在基片上沉積出所期望的薄膜。
PECVD沉積方法區(qū)別于其它CVD方法的特點在于等離子體中含有大量高能量的電子,它們可以提供化學氣相沉積過程所需的激活能。電子與氣相分子的碰撞可以促進氣體分子的分解、化合、激發(fā)和電離過程,生成活性很高的各種化學基團,因而顯著降低CVD薄膜沉積的溫度范圍,使得原來需要在高溫下才能進行的CVD過程得以在低溫實現(xiàn)。等離子體增強化學氣相沉積在低真空的條件下,利用硅烷氣體、氮氣(或氨氣)和氧化亞氮,通過射頻電場而產(chǎn)生輝光放電形成等離子體,以增強化學反應,從而降低沉積溫度,可以在常溫至350℃條件下,沉積氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅及非晶硅膜等。