Deposito delle Pellicole di Alta Qualità Facendo Uso di Plasma Induttivo Coppia - Di Deposizione Chimica In Fase Di Vapore (ICP-CVD) da Tecnologia del Plasma degli Strumenti di Oxford

Argomenti Coperti

Deposito delle Pellicole di Alta Qualità Facendo Uso di ICP-CVD
Sorgenti ad alta densità del Plasma dagli Strumenti di Oxford
Caratteristiche Del Sistema Supplementari per Deposito del Plasma
Sistemi di ICP-CVD dagli Strumenti di Oxford
Deposito dei Materiali Facendo Uso di ICP-CVD
Tariffe di Deposito Tipiche di ICP-CVD
indice di rifrazione delle Pellicole Depositate ICP-CVD
ICP-CVD e Sforzo della Pellicola
ICP-CVD e Qualità della Pellicola
Che Cosa è Tensione di Ripartizione?
Tensione di Ripartizione Aumentata delle Pellicole Depositate ICP-CVD
Copertura di Punto delle Pellicole Depositate ICP-CVD

Deposito delle Pellicole di Alta Qualità Facendo Uso di ICP-CVD

Una vasta gamma di pellicole sottili d'isolamento sono utilizzate nei circuiti moderni di VLSI che forniscono l'isolamento elettrico fra le regioni di conduzione all'interno di un'unità e come livello di coperchiamento definitivo di passività. Il diossido di Silicio, il nitruro di silicio ed i oxynitrides sono ampiamente usati. I Vari metodi del deposito dipendono disponibile dalla temperatura del deposito.

I metodi di deposizione chimica in fase di vapore di pressione Atmosferica e di deposizione chimica in fase di vapore di pressione bassa richiedono tipicamente le temperature elevate nella regione di °C >400 mentre l'uso di di deposizione chimica in fase di vapore migliorato plasma PECVD) richiede tipicamente le temperature del deposito di <400 °C.

Il Considerevole interesse è stato orientato verso la capacità di depositare le pellicole dielettriche ad alta densità ancora alle temperature più insufficienti (°C) <150, particolarmente in unità termosensibili quale il LED organico. Usando la tecnica di ICP-CVD, gli Strumenti di Oxford hanno sviluppato un trattamento del deposito in cui le pellicole di alta qualità possono essere depositate con plasma ad alta densità, pressioni basse del deposito e le temperature.

Sorgenti ad alta densità del Plasma dagli Strumenti di Oxford

I depositi di Bassa temperatura sono raggiunti tipicamente usando il plasma in cui i gas reagiscono in uno scarico di incandescenza. Questo scarico ionizza i gas, creanti le specie attive che reagiscono alla superficie del wafer. Il metodo più comune è un reattore parallelo della zolla in cui il campione si siede su un elettrodo inferiore a terra e tensione di radiofrequenza si applica all'elettrodo superiore. Ciò crea uno scarico di incandescenza fra le due zolle ed i gas passi radialmente per lo scarico. L'elettrodo inferiore è riscaldato Tipicamente a 100-400°C e questo metodo è solitamente di deposizione chimica in fase di vapore migliorato Plasma riferito a (PECVD). Tuttavia per depositare le pellicole dielettriche delle pellicole ad alta densità ancora alle temperature più insufficienti (<100°C) OIPT hanno sviluppato una sorgente (HDP) del alto-densità-plasma in cui gli elettroni del plasma sono eccitati in una direzione parallela ai limiti della camera.

La sorgente di HDP usata è la camera induttivo coppia (ICP) del plasma, in cui il plasma è guidato da un'impostazione potenziale magnetica da una ferita della spirale fuori delle pareti dielettriche (la progettazione tipica vede figura 1). La direzione della corrente dell'elettrone è di fronte a quella delle correnti della spirale che sono, da progettazione, parallela alle superfici della camera. Quando il plasma è eccitato in questo modo la pressione di esercizio può successivamente essere abbassata. Il limite più basso della pressione è dettato tipicamente dal risparmio di temi della sorgente particolare. In la maggior parte dei materiali che elaborano i plasmi il riscaldamento dell'elettrone è soprattutto resistente e l'impedenza del plasma riporta in scala con la densità delle posizioni di folle disponibili per le collisioni anelastiche. Mentre l'impedenza (pressione) è abbassata in modo da è la capacità della sorgente di guidare il plasma.

Figura 1. sistema di OIPT ICP-CVD

Caratteristiche Del Sistema Supplementari per Deposito del Plasma

Per i depositi del plasma ci sono caratteristiche del sistema supplementari: -

Sistemi di ICP-CVD dagli Strumenti di Oxford

Un riassunto delle configurazioni di sistema di ICP-CVD è indicato in tabella 1 qui sotto:

Strumenti della Tabella 1. ICP-CVD dagli Strumenti di Oxford

Funzionalità Sistema 80Plus System100 System100 System133
ICP ICP65 ICP-CVD180 ICP-CVD380 ICP-CVD380
Dimensione dell'Elettrodo 240mm 240mm 240mm Fino a 330mm
Carico Apra bloccato Carichi bloccato Carichi bloccato Carichi bloccato
Substrati wafer di 50mm 150mm con le opzioni dei portafili disponibili per i multi-wafer o i piccoli pezzi 150mm con le opzioni dei portafili disponibili per i multi-wafer o i piccoli pezzi Fino a 300mm con le opzioni dei portafili disponibili per i multi-wafer o i piccoli pezzi
Dopant No Vari dopant disponibili che includono il PH3, B2H6, GeH4 Vari dopant disponibili che includono il PH3, B2H6, GeH4 Vari dopant disponibili che includono il PH3, B2H6, GeH4
Precursori Liquidi No No No No
Gasdotti controllati di MFC 8 o 12 riga contenitore di gas disponibile 8 o 12 riga contenitore di gas disponibile 8 o 12 riga contenitore di gas disponibile 8 o 12 riga contenitore di gas disponibile
Gamma di temperature Tipica della fase del Wafer 20°C a 400°C 0°C a 400°C 0°C a 400°C 0°C a 400°C
Plasma In Situ pulito

Deposito dei Materiali Facendo Uso di ICP-CVD

ICP-CVD può essere usato per depositare parecchi materiali per esempio SiO, Peccato2, SiOx N, x un-Siy e Sic. In questo documento ci concentreremo pricipalmente sulla capacità di depositare l'alta qualità SiO e2 le pellicole di Peccato alla temperatura del substrato in basso quanto 20°C. In una camera di ICP-CVD le pellicole del diossido di silicio sono depositate reagendo il silano che è presentato attraverso l'anello ed il protossido d'azoto di distribuzione del gas che è presentato con la sorgente dell'ICP. Le pellicole del nitruro di silicio sono depositate Ulteriormente facendo uso del silano che è presentato attraverso l'anello e l'azoto di distribuzione del gas che è presentato con la sorgente. L'ammoniaca può anche essere usata Alternativamente per depositare il nitruro di silicio ma l'uso dei risultati dell'azoto in una pellicola più di alta qualità che sarà spiegata più dettagliatamente più successivamente.

I parametri trattati Tipici che sono discussi qui comprendono la tariffa di deposito, l'uniformità di spessore di pellicola, l'Indice di rifrazione, lo sforzo della pellicola, le tariffe bagnate incissione all'acquaforte e la tensione di ripartizione.

Tariffe di Deposito Tipiche di ICP-CVD

ICP-CVD elabora Tradizionalmente i risultati nelle tariffe di deposito più basse che le pellicole di PECVD. Le tariffe di deposito Tipiche per l'ossido di silicio ed il nitruro di silicio sono >8nm/min ma le più alte tariffe di deposito ora sono possibili in quali risultati possono essere veduti nella sezione successiva. In un simile modo ai metodi paralleli convenzionali del deposito della zolla molti parametri trattati possono essere regolato per gestire il trattamento. Figure 2 e 3 sotto le tendenze tipiche di tariffa di deposito di manifestazione con differenti parametri trattati.

La Figura 2. Effetto di potenza dell'ICP, la pressione ed il silano circolano sulla tariffa di depositox di Peccato di ICP-CVD

La Figura 3. Effetto di potenza dell'ICP, la pressione ed il silano circolano sulla tariffa di deposito2 di ICP-CVD SiO

indice di rifrazione delle Pellicole Depositate ICP-CVD

L'Indice di rifrazione può essere gestito variando il rapporto del Si: N per deposito o il Si del nitruro di silicio: O per il deposito dell'ossido di silicio. Le pellicole del nitruro di Silicio hanno Indice di rifrazione tipico di 2,00 (a 633nm) sebbene questo valore possa essere regolato variando i flussi di azoto e del silano. Le pellicole del diossido di Silicio hanno Indice di rifrazione tipico di 1,46. Il valore di RI può essere regolato variando il silano ed il protossido d'azoto scorre. In entrambe pellicole un più alto valore di Indice di rifrazione indica solitamente una pellicola dei ricchi del silicio. Figure 4 e 5 qui sotto mostrano le relazioni dell'Indice di rifrazione con differenti rapporti di flusso del gas.

Figura 4. Variazione dell'Indice di rifrazione con SiH4: Rapporto2 del gas di N

Figura 5. Variazione dell'Indice di rifrazione con SiH4: NESSUN2 rapporto del gas

ICP-CVD e Sforzo della Pellicola

In alcune applicazioni quale MEMS la capacità di gestire lo sforzo della pellicola è molto importante. Lo sforzo della Pellicola è calcolato solitamente misurando il cambiamento di curvatura pre- e il post-deposito della pellicola. Questa differenza nella curvatura come conseguenza del deposito della pellicola è usata per calcolare lo sforzo mediante l'equazione di Stoney, che collega il modulo biassiale del substrato, lo spessore della pellicola ed il substrato ed il raggio delle curvature di pre- e del post-trattamento.

Nei depositi del nitruro di silicio di ICP-CVD e dell'ossido di silicio lo sforzo della pellicola può essere gestito cambiando i vari parametri. La pressione Trattata ha la più grande influenza sullo sforzo della pellicola del nitruro di silicio ed è indicata nella la figura 6a qui sotto. Aumentando la pressione trattata lo sforzo della pellicola può essere controllato da compressivo a di tensione. La Figura 6a egualmente indica che lo sforzo molto basso può essere ottenuto regolando la pressione trattata.

Le pellicole di ossido del silicio di ICP-CVD mostrano tipicamente la sollecitazione di compressione. Lo sforzo della pellicola può essere regolato cambiando una combinazione di parametri compreso SiH4: Rapporto2 di N, temperatura e potenza di RF. Le Figure 6b e 6c qui sotto mostra l'effetto di SiH4: NESSUN2 rapporto e temperatura del gas con lo sforzo della pellicola. Lo sforzo compressivo Basso della pellicola può essere ottenuto aumentando il SiH4: NESSUN2 rapporto del gas e fare diminuire la temperatura di deposito.

Figura 6a. Variazione dello sforzox della pellicola di Peccato con pressione trattata

Figura 6b. Variazione dello sforzo2 della pellicola di SiO con la temperatura

Figura 6c. Variazione dello sforzo della pellicola SiO2 con SiH4: NESSUN2 rapporto del gas

ICP-CVD e Qualità della Pellicola

La Qualità della pellicola è indicata il più prontamente incisione bagnata, effettuata normalmente con etchants bufferizzati dell'ossido (BOE) quale sono tipicamente le miscele del fluoruro dell'acido fluoridrico di 49% (HF) e dell'ammonio di 40% (NHF4) in vari rapporti predeterminati. Etchants dell'ossido bufferizzati BOE sono usati Tipicamente per incidere le aperture della finestra in livelli del diossido di silicio. L'applicazione primaria è incisione dei livelli termici dell'ossido nella produzione di IC. La tariffa incissione all'acquaforte della pellicola dalle soluzioni acquose di NH4F/HF, con o senza gli additivi del tensioattivo, dipende da tre fattori primari: Intervallo4 di NHF, incidendo temperatura ed il contenuto specifico di HF. Etchants Standard di BOE (miscele di HF4 di 40% NHF/49%) contengono più di 30% NHF4, un intervallo dove il contenuto di HF ha influenza primaria sulla tariffa incissione all'acquaforte.

Nel verificare le tariffe bagnate incissione all'acquaforte della pellicola la sua solitamente buona pratica misurare la tariffa incisione basata su un ossido termico mette a strati come riferimento. Una pellicola bassa di tariffa incisione indica solitamente una pellicola ad alta densità. Le manifestazioni di Figure 7 e 8 hanno bagnato i dati di tariffa incissione all'acquaforte del Peccatox e di SiO2 depositati facendo uso sia di ICP-CVD che di PECVD convenzionale. I dati indicano che le pellicole depositate alla bassa temperatura facendo uso di ICP-CVD dà la prestazione comparabile di trattamento della pellicola con le pellicole depositate facendo uso della zolla parallela convenzionale ad alta temperatura PECVD a 300 °C.

Figura 7. Variazione della tariffax bagnata Incissione All'acquaforte di Peccato con la temperatura dell'elettrodo

Che Cosa è Tensione di Ripartizione?

La tensione di ripartizione è misurata solitamente applicando una tensione dilagata attraverso la pellicola dielettrica. La pellicola è depositata normalmente su un livello inferiore conduttivo (un wafer verniciato di Si, o un livello del metallo) insieme ad un livello del metallo depositato sopra la pellicola depositata. Il livello del metallo è modellato solitamente attraverso una maschera o tramite il decollo per formare i piccoli cuscinetti della prova (tipicamente <<1x1mm). Per contattare a tali piccoli cuscinetti una stazione della sonda del wafer è richiesta solitamente. I livelli del metallo di Al/Si sono comuni ma altri metalli potrebbero essere usati. È importante che le interfacce sono piane e lisciano, cioè nessun poggi o urti sul metallo di fondo e nessun particelle sulla superficie o nella pellicola, altrimenti la tensione di ripartizione sarà diminuita significativamente (il trattamento del deposito del metallo può avere bisogno di una certa ottimizzazione se il cliente non ha già questa impostazione come prova standard). Ciò è una ragione per avere come piccolo un diametro del cuscinetto della prova poiché è possibile minimizzare le probabilità di avere una particella all'interno della vostra area di misura. La tensione poi si arrampica fino ad osservare un picco a corrente forte (cioè ripartizione della pellicola). La tensione richiesta dipende dallo spessore di pellicola (per esempio 6MV/cm = 120Volts attraverso una pellicola spessa 2000Å).

Tensione di Ripartizione Aumentata delle Pellicole Depositate ICP-CVD

Nei depositi della pellicola di ICP-CVD le caratteristiche elettriche del Peccatox depositate alle basse temperature (~RT) hanno indicato a ripartizione i campi elettrici di più di 3x106 Vcm-1 con le correnti basse di dispersione [1,2]. Le manifestazioni qui sotto della Tabella 2 l'effetto della temperatura sulla tensione di ripartizione del Peccato di ICP-CVDx hanno depositato le pellicole.

Valori tipici di tensione di ripartizionex di Peccato della Tabella 2. ICP-CVD

ºC di Temperatura Tensione di Ripartizione ICP-CVD MV/cm Tensione di Ripartizione PECVD MV/cm
20 > 3 -
150 > 7 > 3
200 - > 4
300 - > 5

La tensione ~>8MV/cm di ripartizione di manifestazione di risultati.

Copertura di Punto delle Pellicole Depositate ICP-CVD

Inoltre ICP-CVD SiO2 egualmente mostra l'alta tensione di ripartizione una volta depositato alle basse temperature. Figura 9 mostra alla ripartizione i campi elettrici di >8MV/cm quando la pellicola2 di SiO è stata depositata a 150°C. In confronto una pellicola tipica2 di SiO depositata da PECVD a 300°C provoca i campi elettrici di una ripartizione elettrica nell'ordine di >5-6MV/cm.

La copertura di punto è il rapporto di spessore di pellicola lungo le pareti di un punto allo spessore della pellicola al fondo del punto. Ciò è S/T e/o S/B riferiti a nella figura (10) qui sotto. Per copertura conforme il rapporto di S/T e/o di S/B è 1. La copertura In Genere buona di punto è raggiunta usando le temperature elevate (>300°C) tuttavia è possibile raggiungere la copertura eccellente di punto alla bassa temperatura facendo uso di ICP-CVD. Figura (10) sotto copertura della pellicola di Peccatox di manifestazioni ICP-CVD una volta depositato a 20°C. Inoltre la copertura di punto egualmente dipende dall'altezza e dalla larghezza di punto.

Figura 10a. Definizione di copertura di punto

Figura 10b. Immagini di SEM di una sezione trasversale 50 del Peccato di nanometro ICP-CVD depositato a 22°C sul metallo di 150 nanometro con buona copertura di punto.

 

Sorgente: “Ha accoppiato Induttivo di deposizione chimica in fase di vapore del plasma (ICP-CVD)„ dalla Tecnologia del Plasma degli Strumenti di Oxford.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego la Tecnologia del Plasma degli Strumenti di Oxford.

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

Last Update: 24. September 2013 07:09

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