안녕하십니까. PECVD 장비의 기본적인 공부 후에 실험을 진행하고 있습니다.

현재 진행중인 실험은 Flexible substrate (PET, PEN)에 silicon nitride를 증착하는 실험을 진행하고 있습니다. (SiH4, NH3, N2 사용)

기존 CVD의 경우 온도의 역할은 기체의 열분해 > 기판에 흡착 > 기체와 기판의 표면의 열반응을 통해 박막이 형성된다고

알고 있습니다.   따라서 온도 뿐만 아니라 기판의 선정에는 촉매 작용을 할 수 있거나 반응이 용이한 기판을 선택하는 것이라 생각이 듭니다. 그리고 PECVD는  열분해에 필요한 온도 즉, 필요한 입자에너지를 플라즈마 형태로 공급한다고만 알고있습니다. 

한편 제가 실험중에 생긴 의문점이 Si wafer에서는 대부분 300~350도의 온도에서 증착하였을때를 최적화 공정으로 잡고있고 실제로 350도의 온도에서 reference와 비슷한 XPS data를 얻었습니다. 

이제 flexible기판에도 최적화 공정을 잡고있는데 논문에는 PEN,PET을 사용하여 온도를 100~150도 까지 낮추어 좋은 박막 퀄리티를 얻었다는 논문이 여럿 존재합니다.

분명 온도가 가장 크리티컬한 변수라 생각했는데 이게 어떻게 가능하게 되는걸까요? 제가 고민한 내용을 순서대로 나열해보도록 하면 다음과 같습니다.

1.SiH4, NH3 기체의 경우 플라즈마를 발생시키는데 150도 이상의 온도를 요구하지 않는다. (열분해에 필요한 에너지가 낮다)

2. 분해된 기체가 박막을 형성하는데에 150도의 온도 정도면 박막의 형성(결정성, 밀착력 등)에 충분하다.

3. 그렇다면 왜 Si wafer 위에서 증착시에는 300도 가량의 온도가 필요하는가? 기판의 종류에 따라 박막 형성에 필요한 온도가 다른가? 

4. PECVD의 경우 기판의 종류에 따라 박막 형성에 필요한 온도가 다른 등 기판의 종류에 영향을 많이 받는다고 한다면  기판과 어떤 상호작용을 거치는 것인가? 

5. 하지만 CVD처럼 기판의 종류에 영향을 많이 받는다기에는 PECVD는 라디칼에 의해 기판에 흡착이 매우 잘되기에 CVD 보다는 기판의 종류에 큰 영향이 없어야 되지 않는가?  

위와 같은 생각을 하였는데 혼자 알아보면서 공부하다보니 개념이 혼동되는거 같고 출처도 불분명하고 실마리가 풀리지 않는거 같아 지푸라기 잡는 심정으로 교수님께 질문 드립니다.!

질문을 간단하게 추리면

[1] PECVD공정은 기판에 의해 어떤 영향을 받는가?, 받는다면 어떤 상호작용을 거치는지 전문가의 설명을 절실히 듣고싶습니다..

[2] 플라스틱 기판의 경우 녹는점인 약 260도 이하에서 증착을 진행해야함은 인지하고 있는데,  300도 이상의 온도를 잡아야 증착이 잘 되는 SiNx 박막을 굳이 200도 근방이 아닌 100도~150도 까지 낮춰서 증착온도를 잡는 이유에 대한 견해를 여쭙고싶습니다.   저는 180도~200도 근방에서 TEC가 급격하게 상승하여 스트레스를 고려하여 더 낮은 온도를 고려하지 않았을까 생각이 듭니다.

혼자 신생랩에 들어와서 장비를 셋업하다 보니 어려운점이 너무 많다보니 질문 수준이 낮을 수 있다는 점 양해말씀 드립니다!!