रासायनिक वाष्प जमाव (आईसीपी सीवीडी) ऑक्सफोर्ड उपकरण प्लाज्मा प्रौद्योगिकी द्वारा - उच्च गुणवत्ता उपपादन द्वारा मिलकर प्लाज्मा का उपयोग फिल्म्स के बयान

जिन विषय

उच्च गुणवत्ता आईसीपी-सीवीडी का उपयोग फिल्म्स के बयान

पतली फिल्मों इन्सुलेट के एक विस्तृत रेंज आधुनिक वीएलएसआई सर्किट में एक डिवाइस के भीतर का आयोजन क्षेत्रों के बीच बिजली के अलगाव प्रदान किया जाता है, और एक अंतिम कैपिंग passivation परत के रूप में. सिलिकॉन डाइऑक्साइड, सिलिकॉन नाइट्राइड और oxynitrides व्यापक रूप से इस्तेमाल कर रहे हैं. बयान के विभिन्न तरीकों बयान तापमान पर उपलब्ध निर्भर हैं.

वायुमंडलीय दबाव रासायनिक वाष्प जमाव और कम दबाव रासायनिक वाष्प जमाव तरीकों आम तौर पर 400> के क्षेत्र में उच्च तापमान की आवश्यकता ° सी जबकि प्लाज्मा बढ़ाया रासायनिक वाष्प जमाव PECVD का उपयोग) आम तौर पर <400 ° सी. के बयान तापमान की आवश्यकता

काफी रुचि भी कम तापमान (150 <डिग्री सेल्सियस) पर उच्च घनत्व ढांकता हुआ फिल्मों जमा करने की क्षमता की ओर निर्देशित किया गया है, जैविक एल ई डी के रूप में तापमान के प्रति संवेदनशील उपकरणों में, विशेष रूप से. का उपयोग करके आईसीपी-सीवीडी तकनीक, ऑक्सफोर्ड उपकरण जमाव प्रक्रिया है जो उच्च गुणवत्ता फिल्मों में उच्च घनत्व प्लाज्मा है, कम बयान दबाव और तापमान के साथ जमा किया जा सकता है है विकसित किया है.

ऑक्सफोर्ड उपकरण से उच्च घनत्व प्लाज्मा सूत्रों का कहना है

कम तापमान बयानों आमतौर पर प्लाज्मा जो गैसों में एक चमक निर्वहन में प्रतिक्रिया का उपयोग करके प्राप्त कर रहे हैं. यह निर्वहन गैसों ionizes, सक्रिय प्रजाति है कि सतह पर वफ़र प्रतिक्रिया बनाने. सबसे आम तरीका एक समानांतर थाली रिएक्टर है जिसमें नमूना एक जमीन नीचे इलेक्ट्रोड पर बैठता है और रेडियो आवृत्ति वोल्टेज शीर्ष इलेक्ट्रोड के लिए लागू किया जाता है है. यह दो प्लेटें और निर्वहन के माध्यम से गैसों त्रिज्यात प्रवाह के बीच एक चमक निर्वहन बनाता है. आमतौर पर नीचे इलेक्ट्रोड 100-400 गरम किया जाता है सी और आमतौर पर इस विधि प्लाज्मा बढ़ाया रासायनिक वाष्प जमाव (PECVD) के लिए जाना जाता है. हालांकि आदेश में भी कम तापमान (<100 ° सी) में जमा करने के लिए उच्च घनत्व फिल्मों ढांकता हुआ फिल्मों OIPT (HDP) स्रोत जिसमें प्लाज्मा इलेक्ट्रॉनों एक कक्ष की सीमाओं के लिए समानांतर दिशा में उत्साहित कर रहे हैं उच्च घनत्व प्लाज्मा विकसित किया है .

HDP इस्तेमाल किया स्रोत उपपादन द्वारा मिलकर प्लाज्मा (आईसीपी) कक्ष, जो एक चुंबकीय ढांकता हुआ दीवारों के बाहर एक तार घाव (विशिष्ट डिजाइन 1 आंकड़ा देखें) द्वारा स्थापित क्षमता में प्लाज्मा के द्वारा संचालित है. इलेक्ट्रॉन वर्तमान की दिशा कुंडल धाराओं जो डिजाइन द्वारा कर रहे हैं, चैम्बर सतहों के लिए समानांतर के विपरीत है. जब प्लाज्मा इस तरह से उत्साहित है ऑपरेटिंग दबाव बाद में उतारा जा सकता है. दबाव की निचली सीमा आमतौर पर विशेष स्रोत की क्षमता से निर्धारित होता है. सबसे प्रसंस्करण सामग्री plasmas में इलेक्ट्रॉन हीटिंग मुख्य रूप से प्रतिरोधी है, और बेलोच collisions के लिए उपलब्ध neutrals का घनत्व के साथ प्लाज्मा तराजू के प्रतिबाधा. प्रतिबाधा (दबाव) के रूप में उतारा है तो स्रोत प्लाज्मा ड्राइव की क्षमता है.

चित्रा 1. OIPT आईसीपी सीवीडी प्रणाली

प्लाज्मा बयान के लिए अतिरिक्त प्रणाली सुविधाएँ

प्लाज्मा बयानों के लिए अतिरिक्त सिस्टम विशेषताएं हैं: -

• उपपादन द्वारा मिलकर कुंडल एक मेल यूनिट के माध्यम से 13.56 मेगाहर्टज, 3.0kW आरएफ जनरेटर से जुड़ा है.
• आईसीपी का तार बिजली प्लाज्मा और चैम्बर में घटना आयनों के घनत्व की हदबंदी नियंत्रित करता है.
• कम इलेक्ट्रोड अलग से एक और 13.56 मेगाहर्ट्ज 300W जनरेटर, जो पूर्वाग्रह वोल्टेज के स्वतंत्र नियंत्रण, नमूना पर आयनों की ऊर्जा अर्थात् की अनुमति देता है के द्वारा संचालित है.
• आदेश में बयान प्रक्रियाओं के दौरान क्षति प्लाज्मा प्रेरित और जमा फिल्मों में तनाव का स्तर कम करने के लिए , आईसीपी सीवीडी सिस्टम केवल आईसीपी कुंडल आरएफ शक्ति (100 करने के लिए 2000W) लागू करने के द्वारा किया गया है एक विशुद्ध "आईसीपी" मोड में संचालित है, लेकिन कम इलेक्ट्रोड पर कोई आरएफ शक्ति.
• हीलियम दबाव चक और वेफर के बीच अच्छा थर्मल संपर्क प्रदान करने के लिए वेफर्स के पीछे करने के लिए लागू किया गया था.
• प्रणाली डिग्री सेल्सियस 400 ° बिजली के हीटर और तरल नाइट्रोजन का उपयोग करके सी -150 से सब्सट्रेट तापमान के सटीक नियंत्रण है. यह व्यापक तापमान रेंज विभिन्न सब्सट्रेट सामग्री की उन्नत प्लाज्मा बयान प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है.
• Silane शुद्ध (100% SiH ₄₎ बयान के चेंबर में एक गैस वितरण की अंगूठी के माध्यम से पेश किया है. ₂ और एन एन ₂ हे जैसे अन्य गैसों आईसीपी स्रोत चेंबर में पेश कर रहे हैं
• स्वचालित दबाव नियंत्रक (APC) दबाव (2 20mTorr के लिए) को नियंत्रित करने के लिए प्रयोग किया जाता है.

ऑक्सफोर्ड उपकरण से ICP-सीवीडी सिस्टम

आईसीपी सीवीडी सिस्टम विन्यास का एक सारांश नीचे दी गई तालिका 1 में दिखाया जाता है :

टेबल 1 ऑक्सफोर्ड उपकरण से आईसीपी सीवीडी उपकरण

आईसीपी-सीवीडी का उपयोग सामग्री के बयान

आईसीपी सीवीडी के लिए कई उदाहरण SiO _2, पाप _{एक्स,} SiO _एक्स एन _y, एक सी और हिज्जे गलत सामग्री जमा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है इस पत्र में हम मुख्य रूप से 20 के रूप में सब्सट्रेट के तापमान पर _उच्च गुणवत्ता SiO 2 और पाप फिल्मों में कम के रूप में जमा करने की क्षमता पर ध्यान देना होगा डिग्री सेल्सियस एक आईसीपी-सीवीडी कक्ष सिलिकॉन डाइऑक्साइड फिल्मों प्रतिक्रिया silane जो गैस वितरण की अंगूठी और नाइट्रस ऑक्साइड जो आईसीपी स्रोत के माध्यम से शुरू की है के माध्यम से शुरू की है के द्वारा जमा कर रहे हैं. इसके अलावा सिलिकॉन नाइट्राइड फिल्मों silane जो गैस वितरण की अंगूठी और नाइट्रोजन जो स्रोत के माध्यम से शुरू की है के माध्यम से शुरू की है का उपयोग कर जमा कर रहे हैं. वैकल्पिक रूप से अमोनिया भी सिलिकॉन नाइट्राइड जमा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है लेकिन एक उच्च गुणवत्ता फिल्म जो और अधिक विस्तार में बाद में समझाया जाएगा में नाइट्रोजन के परिणाम का उपयोग.

विशिष्ट प्रक्रिया पैरामीटर है जो यहाँ पर चर्चा की कर रहे हैं जमा दर, फिल्म मोटाई एकरूपता, अपवर्तक सूचकांक, फिल्म तनाव, गीला खोदना दरों, और टूटने वोल्टेज शामिल हैं.

आईसीपी सीवीडी की विशिष्ट बयान दरें

परंपरागत आईसीपी सीवीडी कम PECVD फिल्मों की तुलना में जमा दरों में परिणाम प्रक्रियाओं. सिलिकॉन ऑक्साइड और सिलिकॉन नाइट्राइड के लिए विशिष्ट जमा दरों> 8nm/min हैं, लेकिन उच्च जमा दरों अब संभव है जिसमें परिणाम अगले भाग में देखा जा सकता है है. पारंपरिक समानांतर थाली बयान तरीकों के लिए एक समान तरीके में कई प्रक्रिया पैरामीटर क्रम में प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए समायोजित किया जा सकता है. चित्रा 2 और 3 के नीचे अलग प्रक्रिया पैरामीटर के साथ ठेठ बयान दर रुझान दिखा.

चित्रा 2 आईसीपी बिजली, दबाव और आईसीपी सीवीडी पाप _x बयान दर पर silane प्रवाह के प्रभाव.

चित्रा 3 आईसीपी बिजली, दबाव और आईसीपी सीवीडी SiO ₂ जमा दर पर silane प्रवाह के प्रभाव.

आईसीपी सीवीडी के अपवर्तक सूचकांक फिल्म्स जमा

एन के लिए सिलिकॉन नाइट्राइड बयान या सी: हे सिलिकॉन ऑक्साइड बयान के लिए अपवर्तक सूचकांक सी के अनुपात अलग से नियंत्रित किया जा सकता है. सिलिकॉन नाइट्राइड फिल्मों 2.00 (633nm पर) के ठेठ अपवर्तक सूचकांक हालांकि इस मूल्य silane और नाइट्रोजन बहती अलग से समायोजित किया जा सकता है. सिलिकॉन डाइऑक्साइड फिल्मों 1.46 की विशिष्ट अपवर्तक सूचकांक है. आरआई मूल्य silane और नाइट्रस ऑक्साइड प्रवाह अलग से समायोजित किया जा सकता है. दोनों फिल्मों में एक उच्च अपवर्तक सूचकांक मूल्य आमतौर पर एक सिलिकॉन अमीर फिल्म इंगित करता है. चित्रा 4 और 5 नीचे अपवर्तक सूचकांक के विभिन्न गैस प्रवाह अनुपात के साथ संबंधों को दिखाते हैं.

चित्रा 4 अपवर्तक सूचकांक के साथ ₄ SiH रूपांतर: एन ₂ गैस अनुपात.

चित्रा 5 के अपवर्तक सूचकांक SiH ₄ के साथ रूपांतर: _{एन 2} हे गैस अनुपात .

आईसीपी सीवीडी और फिल्म तनाव

MEMS के रूप में कुछ अनुप्रयोगों में फिल्म तनाव को नियंत्रित करने की क्षमता बहुत महत्वपूर्ण है. फिल्म तनाव आम तौर पर वक्रता पूर्व और फिल्म के बाद बयान परिवर्तन को मापने के द्वारा की गणना की जाती है. फिल्म बयान का एक परिणाम के के रूप में वक्रता में यह अंतर स्टोनी समीकरण है, जो फिल्म और सब्सट्रेट के सब्सट्रेट मोटाई के द्विअक्षीय मापांक संबंधित और के curvatures के त्रिज्या के रास्ते से तनाव की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है पूर्व और बाद की प्रक्रिया.

इन आईसीपी सीवीडी सिलिकॉन नाइट्राइड और सिलिकॉन ऑक्साइड बयानों फिल्म तनाव विभिन्न मापदंडों को बदलने के द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है. प्रक्रिया दबाव सिलिकॉन नाइट्राइड फिल्म तनाव पर सबसे बड़ा प्रभाव है और आंकड़ा 6a में नीचे दिखाया गया है. प्रक्रिया दबाव बढ़ाने से फिल्म तनाव compressive से तन्यता के लिए नियंत्रित किया जा सकता है. चित्रा 6a भी पता चलता है कि बहुत कम तनाव ठीक ट्यूनिंग प्रक्रिया दबाव के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है.

आईसीपी सीवीडी सिलिकॉन ऑक्साइड फिल्मों में आमतौर पर compressive तनाव दिखा. फिल्म तनाव ₄ SiH सहित मापदंडों का एक संयोजन बदलकर समायोजित किया जा सकता है: _N 2 अनुपात, तापमान, और आरएफ शक्ति. आंकड़े 6b और नीचे 6c SiH ₄ के प्रभाव दिखाता है: एन ₂ हे गैस और फिल्म तनाव के साथ अनुपात तापमान. कम compressive फिल्म तनाव SiH ₄ बढ़ती द्वारा प्राप्त किया जा सकता है: _{एन 2} हे गैस अनुपात और बयान तापमान कम .

प्रक्रिया के दबाव के साथ चित्रा 6a पाप _x फिल्म तनाव के रूपांतर

चित्रा 6b के SiO रूपांतर ₂ तापमान के साथ फिल्म तनाव

₄ SiH साथ चित्रा 6c SiO2 फिल्म तनाव के रूपांतर: एन ₂ हे गैस अनुपात

आईसीपी सीवीडी और फिल्म गुणवत्ता

फिल्म की गुणवत्ता का सबसे आसानी से गीला नक़्क़ाशी, सामान्य रूप से buffered ऑक्साइड (BOE) etchants और जो आमतौर पर 49% Hydrofluoric एसिड (HF) के मिश्रणों हैं 40%, विभिन्न पूर्व निर्धारित अनुपात _में अमोनियम फ्लोराइड (राष्ट्रीय राजमार्ग एफ 4) के साथ बाहर ले द्वारा दिखाया गया है. आमतौर पर BOE बफर ऑक्साइड etchants खोदना सिलिकॉन डाइऑक्साइड परतों में खिड़की के उद्घाटन के लिए किया जाता है. प्राथमिक आवेदन आईसी उत्पादन में थर्मल परतों ऑक्साइड की नक़्क़ाशी है. जलीय NH4F/HF समाधान के द्वारा फिल्म की खोदना दर, के साथ या बिना surfactant additives, तीन प्राथमिक कारकों पर निर्भर करता _है: एनएच 4 एफ रेंज, नक़्क़ाशी तापमान, और विशिष्ट HF सामग्री. मानक BOE etchants (40% एनएच ₄ / 49 एफ% HF मिश्रणों) 30% से अधिक ₄ एफ राष्ट्रीय राजमार्ग, एक सीमा है जहां HF सामग्री खोदना दर पर प्राथमिक प्रभाव है होते हैं .

जब फिल्म इसके आमतौर पर अच्छा अभ्यास के लिए नक़्क़ाशी एक संदर्भ के रूप में एक थर्मल ऑक्साइड परत के आधार पर की दर को मापने के गीला खोदना दरों का परीक्षण. एक कम नक़्क़ाशी दर फिल्म आम तौर पर एक उच्च घनत्व फिल्म इंगित करता है. 7 आंकड़े और 8 से पता चलता है गीला खोदना दर डेटा पाप _x और SiO ₂ के दोनों का उपयोग कर जमा आईसीपी सीवीडी और पारंपरिक PECVD. आंकड़ों से पता चलता है कि फिल्मों में कम तापमान पर जमा का उपयोग ICP- सीवीडी फिल्मों के साथ तुलनीय फिल्म प्रक्रिया प्रदर्शन देता है उच्च तापमान पारंपरिक समानांतर 300 पर PECVD थाली डिग्री सेल्सियस का उपयोग कर जमा

7 चित्रा पाप _x गीला नक़्क़ाशी दर इलेक्ट्रोड तापमान के साथ रूपांतर.

8 चित्रा SiO के रूपांतर ₂ इलेक्ट्रोड तापमान के साथ गीला खोदना दर .

टूट वोल्ट क्या है?

टूटने वोल्टेज आमतौर पर ढांकता हुआ फिल्म है भर में एक ramped वोल्टेज लागू करने के द्वारा मापा जाता है. फिल्म सामान्य रूप से एक प्रवाहकीय नीचे की परत पर जमा है (या तो एक doped सी वेफर, या एक धातु की परत) के साथ एक धातु की परत जमा फिल्म के शीर्ष पर जमा के साथ. धातु की परत आमतौर पर एक छाया मुखौटा के माध्यम से या लिफ्ट बंद करने के लिए प्रपत्र छोटी परीक्षण पैड (आमतौर पर 1x1mm <<) द्वारा नमूनों है. ऐसे छोटे पैड के लिए संपर्क करने के लिए एक वफ़र जांच स्टेशन आम तौर पर आवश्यक है. अल / सी धातु परतों आम हैं, लेकिन अन्य धातुओं का इस्तेमाल किया जा सकता है. यह महत्वपूर्ण है कि इंटरफेस सपाट और चिकनी कर रहे हैं, अंतर्निहित धातु पर कोई hillocks या समान है, अर्थात् और सतह पर या फिल्म में कोई कणों, अन्यथा टूटने वोल्टेज काफी (धातु जमाव प्रक्रिया की आवश्यकता हो सकती है कुछ अनुकूलन अगर कम होगा ग्राहक एक मानक परीक्षण पहले से ही) के रूप में इस सेट अप नहीं है. यह एक छोटा सा परीक्षण पैड व्यास के रूप में होने के बाद से यह संभव है करने के लिए अपने माप क्षेत्र के भीतर एक कण होने की संभावना को कम करने के लिए एक कारण है. वोल्टेज तो ऊपर ramped है एक उच्च वर्तमान चोटी तक मनाया जाता है (यानी फिल्म के टूटने). आवश्यक वोल्टेज फिल्म मोटाई (जैसे 6MV/cm एक 2000Å मोटी फिल्म भर 120Volts =) पर निर्भर करता है है.

आईसीपी सीवीडी के टूटने वोल्टेज वृद्धि फिल्म्स जमा

इन आईसीपी सीवीडी फिल्म बयानों पाप _एक्स के विद्युत विशेषताओं कम तापमान (~ आरटी) में जमा अधिक से अधिक ⁶ 3x10 VCM कम रिसाव धाराओं के ^साथ -1 के टूटने बिजली के क्षेत्र से पता चला है. [ 1,2] नीचे दी गई तालिका 2 से पता चलता है के टूटने वोल्टेज पर तापमान के प्रभाव को _{आईसीपी} सीवीडी पाप x फिल्मों जमा है.

टेबल 2 ICP-सीवीडी पाप _x ठेठ टूटने वोल्टेज मूल्यों

9 चित्रा आईसीपी सीवीडी SiO ₂ फिल्म के लिए बिजली क्षेत्र के साथ वर्तमान घनत्व के रूपांतर 120 डिग्री सेल्सियस जमा परिणाम टूटने वोल्टेज दिखाने ~> 8MV/cm.

आईसीपी सीवीडी के चरण कवरेज फिल्म्स जमा

इसके अलावा आईसीपी सीवीडी SiO ₂ भी उच्च टूटने वोल्टेज से पता चलता है जब कम तापमान पर जमा है. 9 चित्रा> 8MV/cm के टूटने बिजली के क्षेत्र में जब _SiO 2 फिल्म 150 में जमा किया गया था डिग्री सेल्सियस से पता चलता है इसकी तुलना में एक ठेठ SiO ₂ फिल्म PECVD द्वारा 300 ° सी> 5-6MV/cm की सीमा में एक बिजली के टूटने बिजली के क्षेत्र में परिणाम पर जमा है.

कदम कवरेज कदम के नीचे में फिल्म की मोटाई के लिए एक कदम की दीवारों के साथ फिल्म मोटाई का अनुपात है. इस एस / टी और / या एस / बी (10) नीचे आंकड़ा में संदर्भित किया जाता है. Conformal कवरेज के लिए / एस टी और / या एस / बी के अनुपात 1 है. आमतौर पर अच्छा कदम कवरेज उच्च तापमान का उपयोग करके हासिल की है (> 300 डिग्री सेल्सियस) लेकिन यह संभव है कम का उपयोग कर तापमान में उत्कृष्ट कदम कवरेज प्राप्त करने के लिए आईसीपी सीवीडी. चित्र नीचे से पता चलता है (10) आईसीपी सीवीडी पाप _x फिल्म कवरेज जब 20 डिग्री सेल्सियस पर जमा इसके अतिरिक्त कदम कवरेज भी कदम ऊंचाई और चौड़ाई पर निर्भर करता है.

कदम कवरेज के चित्रा 10a परिभाषा.

चित्रा 10b 50 एनएम आईसीपी सीवीडी पाप के पार अनुभाग के SEM छवियों 22 पर जमा ° सी अच्छा कदम कवरेज के साथ 150 एनएम धातु पर.

स्रोत: "उपपादन द्वारा मिलकर प्लाज्मा रासायनिक वाष्प (आईसीपी सीवीडी) बयान" ऑक्सफोर्ड उपकरण प्लाज्मा प्रौद्योगिकी .

इस स्रोत के बारे में अधिक जानकारी के लिए कृपया देखें ऑक्सफोर्ड उपकरण प्लाज्मा प्रौद्योगिकी.