химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

ржания разряда. Скорость распыления в этих системах обычно относят к плотности мощности ионного тока на мишень. В табл. 11.3 приведены значения скоростей травления ,

некоторых материалов ионами аргона в диодной ВЧ-системе при плотности мощности 1,6 Вт/см2. Для осаждения тонких пленок из материала мишени в камеру помещают подложкодержатель, на который ие подается потенциал. Распыленные атомы мишени осаждаются на подложках, закрепленных на держателе, и образуют тонкую пленку. Скорость осаждения примерно равна скорости распыления мишени.

Ионное распыление. Системы ионного травления с автономными источниками ионов позволяют независимо регулировать энергию, поток ионов и угол их падения на мишень. Это обстоятельство и возможность вращения мишеней и образцов обеспечивают равномерность распыления и хорошую управляемость процессом. Разделение рабочей камеры и источника ионов позволяет повысить глубину вакуума и уменьшает загрязнение образцов за счет распыления деталей конструкции, происходящего в плазме газового разряда.

Схематическое изображение системы магнетронного типа с автономным источником ионов показано на рис. 11.5. При магнетрон-ном травлении тонких пленок источник ионной плазмы содержит электромагнит или соленоид, что обеспечивает высокую плотность плазмы и большие скорости травления. Плотность ионного тока 0,5—30 мА/см2, энергия ускоренных ионов 50—3000 эВ. Поток ионов создается за счет ионизации рабочего газа электронами термоэмиссионного катода. Магнитное поле соленоида повышает вероятность ионизации и способствует нейтрализации положительного объемного заряда ионов. После загрузки пластин на подложкодержатель рабочий объем откачивают до давления 5-10~4 Па и устаналивают значение тока накала катода в пределах 20—30 А. В рабочий объем напускают аргон до давления 6—9· 10~2 Па, подают на анод напряжение 200—300 В и устанавливают ток соленоида 1—1,5 А. Возбуждение плазмы газового разряда осуществляют кратковременной подачей высокочастотного напряжения. Рабочий режим ионного ис-

распыления автономным

Рис. ??.5. Система магнетронного типа с источником ионов:

/ — натекатель; 2 — термокатод: 3 — анод; 4 — электромагнит; 5 — заслонка; ? — вращающаяся мншень с пластинами

244

точника устанавливают, регулируя анодное напряжение, магнитное поле и давление аргона в камере. Таблица 11.3

Вещество А1 Аи Си Ti Si02 А120з Фоторезист

?, нм/с 0,2—0,25 0,3—1,5 0,11 0,07 0,20 0,03—0,08 0,12—0,5

По сравнению с диодными ВЧ-системами основным недостатком систем с автономными источниками ионов является малое ¦сечение ионного пучка, что ограничивает площадь обработки. В табл. 11.4 приведены скорости распыления различных материалов в системе с автономным источником ионами аргона с ускоряющим напряжением 1 кВ при плотности ионного тока 1 мА/см2. Таблица 11.4

Материал AI Аи Си w Ti SiO-2 AI203 Фоторезист

V, нм/с 0,8—1,3 2,7—3,6 1,8—2,0 0,3—0,4 0,3 0,6—1,1 0,2 0,6—1,0

Триодное распыление. Схема триодной системы для распыления показана на рис. 11.6 Она включает три независимо управляемых электрода: термокатод, анод и распыляемую мишень. По достижении в камере вакуума ~ Ю-4 Па разогревают термокатод и в камеру через натекатель подают инертный газ при давлении 0,05— 1 Па. Напряжение зажигания разряда между анодом и катодом составляет ~500 В. Функции катода и мишени здесь разделены, что позволяет управлять энергией ионов, изменяя напряжение на мишени. Положительные ионы инертного газа вытягиваются из плазмы разряда под действием отрицательного потенциала мишени и распыляют ее. На мишень можно подавать как постоянное отрицательное напряжение для распыления проводящих материалов, так и ВЧ-напряжение для распыления диэлектриков. Эта система, как и диодная, может выпол-

Рис. 11.6. Триодная система распыления:

1 _ термокатод; 2 — подложки для осаждения пленок; 3 — анод; 4 — мишень с подложками для распыления; 5 — натекатель

245

нять два процесса — ионно-плазменное травление, если образец, помещен на мишень, и ионно-плазменное осаждение тонких пленок из материала мишени, если подложки для осаждения размещаются напротив мишени. Плотность тока на мишени в триодной системе составляет до 20 мА/см2, что позволяет получить высокие скорости распыления материалов (до 10 нм/с). Вследствие малого размера термокатода в триодной системе, трудно получить однородную плазму разряда, поэтому область равномерного травления образцов невелика. Кроме того, термокатод не позволяет использовать для травления активные газы.

Реактивное распыление. Распыление называют реактивным, если на подложке вследствие взаимодействия ионов газа и атомов распыляемого вещества образуется химическое соединение. Реактивное распыление применяют для нанесения покрытий из оксидов, нитридов, сульфидов, гидридов (например, из диоксида кремния, нитрида кремния, полутораоксида индия и др.). Тип химического соединения, получаемого в разряде, можно задавать путем подбора материала катода и газообразного вещества. Основное условие получения требуемого соединения состоит в тщательной очистке реагентов и отсутствии натекання и газовыделения в камере. Недостатком реактивного распыления является возможность образования соединений на катоде и в пролетном пространстве, что существенно уменьшает скорость роста конденсата. С помощью реактивного распыления создают пленки диоксида кремния на кремнии, германии, арсениде галлия. В качестве катода применяют пластину чистого кремния. Рабочий газ представляет собой смесь аргона с кислородом. Добавление аргона позволяет увеличить скорость распыления и препятствует образованию пленки Si02 на катоде. Ионы кислорода на поверхности подложки взаимодействуют с конденсирующимися атомами кремния, в результате чего образуется пленка диоксида, позволяющая проводить планарный процесс на германии и арсениде галлия. Для аналогичных целей используют пленки нитрида кремния. Для их получения реактивным распылением в клмеру напускают осушенный и очищенный от кислорода аргон с добавкой азота. Кремниевый катод бомбардируется ионами аргона и азота, которые выбивают атомы кремния. На подложке вследствие большой химической активности ионизированного азота возникает нитрид кремния Si3N4, отличающийся высокой химической стойкостью.

Плазмохимическое распыление. Плазмох"ймическое травление основано на создании плазмы фторсодержащих газов — фреонов (CF4, C3F8, C2F6), гексафторида серы SF6 и др. Ионы фтора, образующиеся в плазме разряда, обладают высокой активностью при взаимодействии с кремнием, диоксидом и нитридом кремния, молибденом, вольфрамом, титаном и др. В результате химического взаимодействия образуются летучие соединения фтора, которые уносятся с потоком откачиваемых газов из вакуумной камеры. Так как в основе плазмохимического травления лежат химические реакции между атомами или молекулами обрабатываемых мате-

246

риалов и ионами химически активных газов или паров, то плаз-ъюхимическое травление обладает высокой селективностью и анизотропией.

Селективность травления определяется отношением скоростей травления двух сравниваемых материалов, которые при изготовлении структуры, как правило, располагаются один на другом (пленка Si02 на Si, пленка А1 на пленке Si02 и пр.). Высокой селективностью обладают F2, CF4+O2 и другие фторсодержащие смеси при травлении Si относительно Si02, Si3N4, металлов и силицидов. Селективность травления кремния, покрытого пленкой диоксида, в плазме чистого фтора составляет t>si: t>sio2=41 : 1> тогда как для защитной пленки нитрида, полученной в плазме, селективность меньше i»si: vsixNy~8 : 1.

Травление называют анизотропным, если материал тонкопленочного покрытия или подложки удаляется преимущественно вглубь от поверхности, а боковое подтравливание пренебрежимо мало. Анизотропия травления в значительной степени обусловлена бомбардировкой поверхности ускоренными ионами плазмы. Радиационные нарушения, возникающие в поверхностном слое, облегчают отрыв атомов вещества при последующем химическом взаимодействии с атомами фтора. Боковые стенки структуры частично экранируются маской от попадания ионов, поэтому травятся фтором с меньшей скоростью. Второй механизм анизотропного травления действует в том случае, если в плазме присутствуют радикалы, которые, адсорбируясь на боковой поверхности, образуют защитную пленку, препятствующую проникновению атомов фтора. Радикалы, адсорбированные на открытой поверхности, удаляются с нее под действием ионной бомбардировки.

Для получения плазмы фторсодержащих газов обычно используют высокочастотный разряд, так как это позволяет вынести электроды за пределы реакционной камеры и обеспечивает чистоту процесса травления — плазма не взаимодействует с ними. После создания в камере разрежения порядка 1—10 Па в нее напускают фреон. Давление поддерживают форвакуумной откачкой. Включают ВЧ-генератор, который создает плазму высокочастотного разряда, обеспечивающую травление. Для травления кремния используют смесь фреона CF4 с кислородом. Атомарный кислород не реагирует с фреоном, в плазме идут следующие реакции:

CF4-,CF3 + F 02-,20

CF3+0-C0F2+F C0F2 + 0-C02+F2 F2-2F 4F-f Si-*SiF4 3F + Si-*SiF3

247

Избыток кислорода подавляет травление кремния вследствие связывания атомарного фюра:

F + CV-F02

F + F02-Fa + 02

Травление кремния в этой смеси носит изотропный характер, при котором боковое подтравливание составляет примерно '/з от глубины травления. Для анизотропного травления применяют смесь C2F6+C12. В плазме происходят реакции

C2F6 >2CF3

GI2—>2С1

Si Gl—>SiClj. (травление),

CF3-j- C1-*CF3C1 (рекомбинация).

Реакция рекомбинации на поверхности Si происходит достаточно быстро, и хлор удаляется до того, как его воздействие на боковые стенки рельефа станет заметным, что и определяет анизотропность травления.

Травление пленок алюминия ведут в плазме

СС14—СС13 + С1

3CI -j-AI—>А1С13 (травление),

CI J-CCI3—*СС14 (рекомбинация).

Травление идет анизотропно со скоростью — 100 нм/с при плотности

страница 58
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Игрушки для ванной BabyMoov
светодиодные лампы для светильников
обучение на моториста
смесительный узел суз-60-6.3

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.03.2017)