Deposisi Film Kualitas Tinggi Menggunakan induktif Ditambah Plasma - Kimia Deposisi Uap (ICP-CVD) oleh Oxford Instrumen Plasma Teknologi

Topik Covered

Deposisi Film Kualitas Tinggi Menggunakan ICP-CVD

Berbagai macam isolasi film tipis yang digunakan dalam rangkaian VLSI modern yang menyediakan isolasi listrik antara daerah dalam melakukan perangkat, dan sebagai lapisan passivasi akhir capping. Silikon dioksida, silikon nitrida dan oxynitrides digunakan secara luas. Berbagai metode deposisi yang tersedia tergantung pada suhu deposisi.

Tekanan deposisi uap kimia atmosfer dan rendah tekanan deposisi uap kimia metode biasanya membutuhkan suhu yang tinggi di daerah> 400 ° C sedangkan penggunaan kimia deposisi PECVD plasma ditingkatkan uap) biasanya membutuhkan temperatur deposisi dari <400 ° C.

Bunga yang cukup besar telah diarahkan menuju kemampuan untuk deposit film kepadatan dielektrik tinggi pada suhu lebih rendah (<150 ° C), terutama pada suhu-sensitif perangkat seperti LED organik. Dengan menggunakan ICP-CVD teknik, Instrumen Oxford telah mengembangkan proses pengendapan di mana film-film berkualitas tinggi dapat disimpan dengan plasma kepadatan tinggi, tekanan rendah dan temperatur deposisi.

Sumber Plasma Density tinggi dari Oxford Instrumen

Deposisi temperatur rendah biasanya dicapai dengan menggunakan plasma di mana gas bereaksi dengan debit cahaya. Pengeluaran ini mengionisasi gas, menciptakan spesies aktif yang bereaksi di permukaan wafer. Metode yang paling umum adalah suatu reaktor pelat paralel di mana sampel duduk di bawah elektroda ground dan radio frekuensi tegangan yang diterapkan pada elektroda atas. Hal ini menciptakan suatu lucutan pendar antara dua piring dan aliran gas radial melalui debit. Biasanya elektroda bawah dipanaskan hingga 100-400 ° C dan metode ini biasanya disebut deposisi uap ditingkatkan Plasma kimia (PECVD). Namun dalam rangka untuk deposit film film kepadatan dielektrik tinggi pada suhu lebih rendah (<100 ° C) OIPT telah mengembangkan-kepadatan tinggi-plasma (HDP) sumber di mana elektron plasma bersemangat dalam arah sejajar dengan batas-batas ruang.

HDP sumber yang digunakan adalah induktif coupled plasma (ICP) ruang, di mana plasma didorong oleh potensial magnet dibentuk oleh kumparan luka luar dinding dielektrik (desain khas lihat gambar 1). Arah arus elektron berlawanan dengan arus kumparan yang, dengan desain, sejajar dengan permukaan ruang. Ketika plasma sangat tertarik dengan cara ini tekanan operasi kemudian dapat diturunkan. Batas bawah tekanan biasanya ditentukan oleh efisiensi dari sumber tertentu. Dalam bahan yang paling pemrosesan plasma elektron pemanasan terutama resistif, dan impedansi dari skala plasma dengan kepadatan netral tersedia untuk tabrakan inelastis. Sebagai impedansi (tekanan) diturunkan sehingga adalah kemampuan untuk menggerakkan sumber plasma.

Gambar 1. OIPT ICP-CVD sistem

Sistem Tambahan Fitur untuk Deposisi Plasma

Untuk deposisi plasma ada fitur sistem tambahan: -

• Kumparan induktif digabungkan terhubung ke 13,56, generator 3.0kW MHz RF melalui unit yang cocok.
• Kekuatan mengontrol koil ICP disosiasi dari plasma dan kepadatan ion insiden di ruangan.
• Elektroda yang lebih rendah secara terpisah didukung oleh generator yang lain 13,56 300W MHz, yang memungkinkan kontrol independen dari tegangan bias, yaitu energi dari ion pada sampel.
• Dalam rangka untuk mengurangi kerusakan plasma-diinduksi selama proses pengendapan dan tingkat stres dalam film disimpan, yang ICP-CVD sistem telah dioperasikan dalam mode murni "ICP" dengan menerapkan daya RF (100 untuk 2000W) hanya kumparan ICP, namun tidak ada daya RF pada elektroda yang lebih rendah.
• Helium tekanan diaplikasikan pada bagian belakang wafer untuk memberikan kontak termal yang baik antara chuck dan wafer.
• Sistem ini memiliki kontrol yang tepat dari temperatur substrat dari -150 ° C sampai 400 ° C dengan menggunakan pemanas listrik dan nitrogen cair. Rentang temperatur yang luas adalah penting untuk proses deposisi plasma canggih bahan substrat yang berbeda.
• Silan murni (100% SiH ₄₎ diperkenalkan ke dalam ruang deposisi melalui cincin distribusi gas. Gas-gas lainnya seperti N ₂ dan N ₂ O yang diperkenalkan ke dalam ruang sumber ICP
• Pengontrol tekanan otomatis (APC) digunakan untuk mengontrol tekanan (2 sampai 20mTorr).

ICP-CVD Sistem dari Oxford Instrumen

Sebuah ringkasan dari ICP-CVD konfigurasi sistem yang ditunjukkan dalam tabel 1 di bawah ini:

Tabel 1. ICP-CVD Tools dari Oxford Instrumen

Deposisi Bahan Menggunakan ICP-CVD

ICP-CVD dapat digunakan untuk deposit beberapa bahan misalnya SiO _2, SiN _x, SiO _x N _y, a-Si dan SiC. Dalam tulisan ini kita akan berkonsentrasi terutama pada kemampuan untuk deposit kualitas tinggi SiO ₂ dan film pada suhu substrat SiN serendah 20 ° C Dalam ICP-CVD ruang film silikon dioksida disimpan dengan mereaksikan silan yang diperkenalkan melalui cincin distribusi gas dan nitrous oxide yang diperkenalkan melalui sumber ICP. Selain itu silikon nitrida film yang disimpan menggunakan silan yang diperkenalkan melalui cincin distribusi gas dan nitrogen yang diperkenalkan melalui sumber. Atau amonia juga dapat digunakan untuk deposit silikon nitrida tetapi penggunaan hasil nitrogen dalam sebuah film berkualitas tinggi yang akan dijelaskan dengan lebih rinci nanti.

Parameter proses yang khas yang dibahas di sini meliputi tingkat deposisi, keseragaman ketebalan film, indeks bias, stres film, tingkat etch basah, dan tegangan rusaknya.

Khas Deposisi Harga ICP-CVD

Tradisional ICP-CVD proses menghasilkan tingkat lebih rendah dari film deposisi PECVD. Khas untuk tingkat deposisi nitrida oksida dan silikon silikon> 8nm/min namun tingkat deposisi yang lebih tinggi sekarang mungkin di mana hasil dapat dilihat pada bagian berikutnya. Dalam cara yang mirip dengan konvensional metode deposisi pelat paralel banyak parameter proses dapat disesuaikan untuk mengontrol proses. Gambar 2 dan 3 di bawah menunjukkan kecenderungan deposisi tingkat khas dengan parameter proses yang berbeda.

Gambar 2. Efek ICP kekuasaan, tekanan dan aliran silan pada tingkat ICP-CVD _x deposisi SiN

Gambar 3. Efek ICP kekuasaan, tekanan dan aliran silan pada ICP-CVD laju deposisi SiO ₂

Gambar 10b. SEM gambar penampang 50 nm ICP-CVD SiN disimpan pada suhu 22 ° C pada 150 nm dengan logam cakupan langkah yang baik.

Sumber: "induktif coupled plasma deposisi uap kimia (ICP-CVD)" oleh Oxford Instrumen Teknologi Plasma .

Untuk informasi lebih lanjut tentang sumber ini silakan kunjungi Oxford Instrumen Teknologi Plasma .