Deposición de las Películas De Alta Calidad Usando Plasma Inductivo Acoplada - Deposición de Vapor Químico (ICP-CVD) por Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford

Temas Revestidos

Deposición de las Películas De Alta Calidad Usando ICP-CVD
Fuentes de alta densidad del Plasma de los Instrumentos de Oxford
Características de Sistema Adicionales para la Deposición del Plasma
Sistemas de ICP-CVD de los Instrumentos de Oxford
Deposición de Materiales Usando ICP-CVD
Índices de Deposición Típicos de ICP-CVD
índice de refracción de Películas Depositadas ICP-CVD
ICP-CVD y Tensión de la Película
ICP-CVD y Calidad de la Película
¿Cuál es Voltaje de Ruptura?
Voltaje de Ruptura Creciente de Películas Depositadas ICP-CVD
Cubrimiento del Paso De Progresión de Películas Depositadas ICP-CVD

Deposición de las Películas De Alta Calidad Usando ICP-CVD

Una amplia gama de películas finas que aíslan se utilizan en los circuitos modernos del VLSI que proporcionan al aislamiento eléctrico entre las regiones de conducto dentro de un dispositivo, y como capa final de la pasivación que capsula. El bióxido de Silicio, el nitruro de silicio y los oxinitruros son ampliamente utilizados. Los Diversos métodos de la deposición son dependiente disponible en temperatura de la deposición.

Los métodos de la deposición de vapor de substancia química de la presión Atmosférica y de la deposición de vapor de substancia química de la presión inferior requieren típicamente temperaturas altas en la región del °C >400 mientras que el uso de la deposición de vapor químico aumentada plasma PECVD) requiere típicamente temperaturas de la deposición de <400 °C.

El Considerable interés se ha dirigido hacia la capacidad de depositar las películas dieléctricas de alta densidad en incluso temperaturas más bajas (°C) <150, especialmente en dispositivos termosensibles tales como LED orgánico. Usando la técnica de ICP-CVD, los Instrumentos de Oxford han desarrollado un proceso de la deposición en el cual las películas de alta calidad se pueden depositar con plasma de alta densidad, presiones inferiores de la deposición y temperaturas.

Fuentes de alta densidad del Plasma de los Instrumentos de Oxford

Las deposiciones de la Baja temperatura se logran típicamente usando el plasma en la cual los gases reaccionan en un licenciamiento de resplandor. Este licenciamiento ioniza los gases, creando las especies activas que reaccionan en la superficie del fulminante. El método más común es un reactor paralelo de la placa en el cual la muestra se sienta en un electrodo de tierra conectado a tierra y voltaje de la radiofrecuencia se aplica al electrodo superior. Esto crea un licenciamiento de resplandor entre las dos placas y los gases fluya radial con el licenciamiento. El electrodo de tierra se calienta Típicamente a 100-400°C y este método es generalmente deposición de vapor químico aumentada Plasma referida (PECVD). Sin Embargo para depositar las películas dieléctricas de las películas de alta densidad en incluso temperaturas más bajas (<100°C) OIPT han desarrollado una fuente (HDP) del alto-densidad-plasma en la cual los electrones del plasma se excitan en una dirección paralela a los límites del compartimiento.

La fuente de HDP usada es el compartimiento inductivo acoplado (ICP) del plasma, en el cual el plasma es impulsada por un ajuste potencial magnético por una herida de la bobina fuera de las paredes dieléctricas (el diseño típico véase el cuadro 1). La dirección de la corriente del electrón está frente a la de las corrientes de la bobina que son, por diseño, paralelo a las superficies del compartimiento. Cuando el plasma se excita de este modo la presión operatoria puede ser bajada posteriormente. El límite más inferior de la presión es dictado típicamente por la eficiencia de la fuente determinada. En la mayoría de las plasmas del tratamiento de materiales la calefacción del electrón es sobre todo resistente, y la impedancia del plasma escala con la densidad de las líneas neutrales disponibles para las colisiones inelásticas. Mientras Que la impedancia (presión) se baja así que es la capacidad de la fuente de impulsar el plasma.

Cuadro 1. sistema de OIPT ICP-CVD

Características de Sistema Adicionales para la Deposición del Plasma

Para las deposiciones del plasma hay características de sistema adicionales: -

Sistemas de ICP-CVD de los Instrumentos de Oxford

Un resumen de las configuraciones de sistema de ICP-CVD se muestra en el cuadro 1 abajo:

Herramientas del Cuadro 1. ICP-CVD de los Instrumentos de Oxford

Característica Sistema 80Plus System100 System100 System133
ICP ICP65 ICP-CVD180 ICP-CVD380 ICP-CVD380
Talla del Electrodo 240m m 240m m 240m m Hasta 330m m
El Cargar Open bloqueó Carga bloqueada Carga bloqueada Carga bloqueada
Substratos fulminantes de 50m m 150m m con las opciones de los portadores disponibles para los multi-fulminantes o los pequeños pedazos 150m m con las opciones de los portadores disponibles para los multi-fulminantes o los pequeños pedazos Hasta 300m m con las opciones de los portadores disponibles para los multi-fulminantes o los pequeños pedazos
Dopantes No Diversos dopantes disponibles que incluyen el PH3, B2H6, GeH4 Diversos dopantes disponibles que incluyen el PH3, B2H6, GeH4 Diversos dopantes disponibles que incluyen el PH3, B2H6, GeH4
Precursores Líquidos No No No No
Gasoductos controlados del MFC 8 o 12 línea rectángulo del gas disponible 8 o 12 línea rectángulo del gas disponible 8 o 12 línea rectángulo del gas disponible 8 o 12 línea rectángulo del gas disponible
Gama de temperaturas del escenario Típico del Fulminante 20°C a 400°C 0°C a 400°C 0°C a 400°C 0°C a 400°C
Plasma "in-situ" limpia

Deposición de Materiales Usando ICP-CVD

ICP-CVD se puede utilizar para depositar varios materiales e.g. SiO, Pecado2, SiOx N, x uno-Siy y Sic. En este papel concentraremos principal en la capacidad de depositar las películas de alta calidad de SiO2 y del Pecado en la temperatura del substrato tan bajo como 20°C. En un compartimiento de ICP-CVD las películas del bióxido de silicio son depositadas reaccionando el silano que se introduce a través del anillo y del óxido nitroso de la distribución del gas que se introduce con la fuente del ICP. Las películas del nitruro de silicio se depositan Además usando el silano que se introduce a través del anillo y del nitrógeno de la distribución del gas que se introduce con la fuente. El amoníaco se puede también utilizar Alternativamente para depositar el nitruro de silicio pero el uso de los resultados del nitrógeno en una película más de alta calidad que sea explicada más detalladamente más adelante.

Los parámetros de proceso Típicos que se discuten aquí incluyen tipo de deposición, uniformidad del espesor del film, el Índice de refracción, la tensión de la película, tipos mojados del grabado de pistas, y voltaje de ruptura.

Índices de Deposición Típicos de ICP-CVD

ICP-CVD tramita Tradicionalmente resultados en tipos de deposición más inferiores que las películas de PECVD. Los tipos de deposición Típicos para el óxido de silicio y el nitruro de silicio son >8nm/min pero tipos de deposición más altos son posibles ahora en qué resultados se pueden considerar en la sección siguiente. De una manera similar a los métodos paralelos convencionales de la deposición de la placa muchos parámetros de proceso se pueden ajustar para controlar el proceso. Cuadro 2 y 3 debajo de tendencias típicas del tipo de deposición de la demostración con diversos parámetros de proceso.

El Cuadro 2. Efecto de la potencia del ICP, la presión y el silano fluyen en tipo de deposiciónx del Pecado de ICP-CVD

El Cuadro 3. Efecto de la potencia del ICP, la presión y el silano fluyen en tipo de deposición2 de ICP-CVD SiO

índice de refracción de Películas Depositadas ICP-CVD

El Índice de refracción puede ser controlado variando la relación de transformación del Si: N para la deposición del nitruro de silicio o el Si: O para la deposición del óxido de silicio. Las películas del nitruro de Silicio tienen Índice de refracción típico de 2,00 (en 633nm) aunque este valor pueda ser ajustado variando los flujos del silano y de nitrógeno. Las películas del bióxido de Silicio tienen Índice de refracción típico de 1,46. El valor de RI puede ser ajustado variando el silano y el óxido nitroso fluye. En ambas películas un valor más alto del Índice de refracción indica generalmente una película de los ricos del silicio. El Cuadro 4 y 5 abajo muestra los lazos del Índice de refracción con diversas relaciones de transformación del flujo del gas.

Cuadro 4. Variación del Índice de refracción con SiH4: Relación de transformación2 del gas de N

Cuadro 5. Variación del Índice de refracción con SiH4: NINGUNA2 relación de transformación del gas

ICP-CVD y Tensión de la Película

En algunas aplicaciones tales como MEMS la capacidad de controlar la tensión de la película es muy importante. La tensión de la Película es calculada generalmente midiendo el cambio de la curvatura pre- y la poste-deposición de la película. Esta diferencia en curvatura como resultado de la deposición de la película se utiliza para calcular la tensión por la ecuación de Stoney, que relaciona el módulo biaxial del substrato, el espesor de la película y el substrato, y el radio de curvaturas de pre- y postprocesa.

En deposiciones del nitruro de silicio de ICP-CVD y del óxido de silicio la tensión de la película puede ser controlada cambiando diversos parámetros. La presión De Proceso tiene la influencia más grande en la tensión de la película del nitruro de silicio y se muestra en la figura 6a abajo. Aumentando la presión de proceso la tensión de la película puede ser controlada de compresivo a de tensión. La Figura 6a también muestra que la tensión muy inferior puede ser obtenida ajustando la presión de proceso.

Las películas de óxido de silicio de ICP-CVD muestran típicamente el esfuerzo de compresión. La tensión de la película puede ser ajustada cambiando una combinación de parámetros incluyendo SiH4: Relación de transformación2 de N, temperatura y potencia del RF. Las Figuras 6b y 6c abajo muestran el efecto de SiH4: NINGUNA2 relación de transformación y temperatura del gas con la tensión de la película. La tensión compresiva Inferior de la película puede ser obtenida aumentando el SiH4: NINGUNA2 relación de transformación del gas y disminución de la temperatura de la deposición.

Figura 6a. Variación de la tensiónx de la película del Pecado con la presión de proceso

Figura 6b. Variación de la tensión2 de la película de SiO con temperatura

Figura 6c. Variación de la tensión de la película SiO2 con SiH4: NINGUNA2 relación de transformación del gas

ICP-CVD y Calidad de la Película

La Calidad de la película es mostrada lo más fácilmente posible por la aguafuerte mojada, realizada normalmente con los etchants protegidos del óxido (BOE) cuáles son típicamente mezclas del fluoruro del ácido fluorhídrico del 49% (HF) y del amonio del 40% (NHF4) en diversas relaciones de transformación predeterminadas. Los etchants protegidos BOE del óxido se utilizan Típicamente para grabar el ácido aperturas de la ventana en capas del bióxido de silicio. La aplicación primaria es la aguafuerte de las capas térmicas del óxido en la producción de IC. El índice del grabado de pistas de la película de las soluciones acuosas de NH4F/HF, con o sin los añadidos del tensioactivador, depende de tres factores primarios: Rango4 de NHF, grabando el ácido temperatura, y el contenido específico del HF. Los etchants Estándar de BOE (mezclas del HF4 del 40% NHF/el 49%) contienen sobre el 30% NHF4, un rango donde el contenido del HF tiene influencia primaria en tipo del grabado de pistas.

Al probar los índices mojados del grabado de pistas de la película su práctica generalmente buena de medir el tipo de la aguafuerte basado en un óxido térmico acoda como referencia. Una película inferior del tipo de la aguafuerte indica generalmente una película de alta densidad. Las demostraciones de los Cuadros 7 y 8 mojaron los datos del tipo del grabado de pistas del Pecadox y de SiO2 depositados usando ICP-CVD y PECVD convencional. Los datos muestran que las películas depositadas en la baja temperatura usando ICP-CVD dan funcionamiento comparable del proceso de la película con las películas depositadas usando la placa paralela convencional da alta temperatura PECVD en 300 °C.

Cuadro 7. Variación del tipox mojado del Grabado De Pistas del Pecado con temperatura del electrodo

Cuadro 8. Variación del tipo2 mojado del grabado de pistas de SiO con temperatura del electrodo

¿Cuál es Voltaje de Ruptura?

El voltaje de ruptura es medido generalmente aplicando un voltaje en rampa a través de la película dieléctrica. La película se deposita normalmente en una capa inferior conductora (un fulminante dopado del Si, o una capa del metal) así como una capa del metal depositada encima de la película depositada. La capa del metal es modelada generalmente a través de una máscara de sombra o por despegue para formar las pequeñas pistas de la prueba (típicamente <<1x1mm). Para hacer contacto con a tales pequeñas pistas una estación de la antena del fulminante se requiere generalmente. Las capas del metal de Al/Si son comunes pero otros metales podrían ser utilizados. Es importante que los interfaces son planos y alisan, es decir ningunos altozanos o topetones en el metal subyacente, y ningunas partículas en la superficie o en la película, si no el voltaje de ruptura será reducido importante (el proceso de la deposición del metal puede necesitar una cierta optimización si el cliente no tiene este ajuste como prueba estándar ya). Ésta es una razón del tener como pequeño un diámetro de la pista de la prueba puesto que es posible disminuir las ocasiones del tener una partícula dentro de su área de la medición. El voltaje es entonces en rampa hacia arriba hasta que se observe un pico de gran intensidad (es decir ruptura de la película). El voltaje requerido depende del espesor del film (e.g. los 6MV/cm = 120Volts a través de una película gruesa 2000Å).

Voltaje de Ruptura Creciente de Películas Depositadas ICP-CVD

En deposiciones de la película de ICP-CVD las características eléctricas del Pecadox depositadas en las bajas temperaturas (~RT) han mostrado a ruptura campos eléctricos más que 3x106 Vcm-1 con las corrientes inferiores del fuga [1,2]. Las demostraciones abajo del Cuadro 2 el efecto de la temperatura sobre el voltaje de ruptura del Pecado de ICP-CVDx depositaron las películas.

Valores típicos del voltaje de rupturax del Pecado del Cuadro 2. ICP-CVD

ºC de la Temperatura Voltaje de Ruptura ICP-CVD MV/cm Voltaje de Ruptura PECVD MV/cm
> 3 -
150 > 7 > 3
200 - > 4
300 - > 5

Cuadro 9. Variación de la densidad corriente con el campo eléctrico para ICP-CVD SiO2 120°C. depositado película. El voltaje de ruptura de la demostración de los resultados ~>8MV/cm.

Cubrimiento del Paso De Progresión de Películas Depositadas ICP-CVD

Además ICP-CVD SiO2 también muestra alto voltaje de ruptura cuando está depositado en las bajas temperaturas. El Cuadro 9 muestra a ruptura campos eléctricos de >8MV/cm cuando la película2 de SiO fue depositada en 150°C. En comparación una película típica2 de SiO depositada por PECVD en 300°C da lugar a campos eléctricos de una ruptura eléctrica en el rango de >5-6MV/cm.

El cubrimiento del paso de progresión es la relación de transformación del espesor del film a lo largo de las paredes de un paso de progresión al espesor de la película en la parte inferior del paso de progresión. Éste es S/T y/o S/B referidos en la figura (10) abajo. Para el cubrimiento conformal la relación de transformación de S/T y/o de S/B es 1. El cubrimiento Típicamente bueno del paso de progresión se logra usando las temperaturas altas (>300°C) sin embargo es posible lograr cubrimiento excelente del paso de progresión en la baja temperatura usando ICP-CVD. Figura (10) debajo de cubrimiento de la película del Pecadox de las demostraciones ICP-CVD cuando está depositado en 20°C. Además el cubrimiento del paso de progresión también depende de la altura y del ancho del paso de progresión.

Figura 10a. Definición del cubrimiento del paso de progresión

Figura 10b. Imágenes de SEM del corte transversal 50 del Pecado del nanómetro ICP-CVD depositado en 22°C en el metal de 150 nanómetro con buen cubrimiento del paso de progresión.

 

Fuente: “Acopló Inductivo la deposición de vapor químico del plasma (ICP-CVD)” por Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford.

Para más información sobre esta fuente visite por favor la Tecnología del Plasma de los Instrumentos de Oxford.

Date Added: Nov 23, 2010 | Updated: Sep 24, 2013

Last Update: 24. September 2013 07:11

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