유도적으로 결합된 플라스마를 사용하는 고품질 필름의 공술서 - 옥스포드 계기 플라스마 기술에 의하여 화학 수증기 공술서 (ICP-CVD)

커버되는 토픽

ICP-CVD를 사용하는 고품질 필름의 공술서
옥스포드 계기에서 고밀도 플라스마 근원
플라스마 공술서를 위한 추가 시스템 특징
옥스포드 계기에서 ICP-CVD 시스템
ICP-CVD를 사용하는 물자의 공술서
ICP-CVD의 전형적인 공술서 비율
ICP-CVD에 의하여 예금되는 필름의 r.i.
ICP-CVD와 필름 긴장
ICP-CVD와 필름 질
고장 전압은 무엇입니까?
ICP-CVD에 의하여 예금되는 필름의 증가된 고장 전압
ICP-CVD에 의하여 예금되는 필름의 단계 엄호

ICP-CVD를 사용하는 고품질 필름의 공술서

박막 격리의 광범위는 장치 내의, 그리고 마지막 캡핑 패시베이션 층으로 수행 지구 사이 전기 격리를 제공하는 현대 VLSI 회로에서 이용됩니다. 이산화 실리콘, 실리콘 질화물 및 oxynitrides는 널리 이용됩니다. 각종 공술서 방법은 공술서 온도 유효한 에 의지하고 있습니다.

대기압 화학제품 수증기 공술서와 저압 화학제품 수증기 공술서 방법은 >400 °C 가까이에 전형적으로 플라스마에 의하여 강화된 화학 수증기 공술서 PECVD의 사용이) 전형적으로 <400 °C.의 공술서 온도를 요구하더라도 반면 고열을 요구합니다.

상당한 관심사는 저온 조차 (유기 LEDs에 고밀도 절연성 필름을과 같은 온도에 민감한 장치에서 <150 °C), 특히 예금하는 기능으로 지시되었습니다. ICP-CVD 기술을 사용해서, 옥스포드 계기는 고품질 필름이 고밀도 플라스마, 낮은 공술서 압력 및 온도로 예금될 수 있는 공술서 프로세스를 개발했습니다.

옥스포드 계기에서 고밀도 플라스마 근원

저온 공술서는 가스가 미광 방전에서 반작용하는 플라스마를 사용해서 전형적으로 달성됩니다. 이 출력은 웨이퍼 표면에 반작용하는 액티브한 종을 만드는 가스를 이온화합니다. 일반적인 방법은 견본이 지상에 놓인 밑바닥 전극에 있고 고주파가 최고 전극에 전압 적용되는 평행한 격판덮개 반응기입니다. 이것은 2개의 격판덮개 만듭니다와 가스 사이 미광 방전을 출력으로 광선으로 흘러 관통하십시오. 전형적으로 밑바닥 전극은 100-400°C에 가열되고 이 방법은 일반적으로 참조한 플라스마에 의하여 강화된 화학 수증기 공술서입니다 (PECVD). 저온 조차에 그러나 고밀도 필름 절연성 필름을 예금하기 위하여 (<100°C) OIPT는 (HDP) 플라스마 전자가 약실 경계와 평행한 방향에서 흥분하는 높 조밀도 플라스마 근원을 개발했습니다.

사용된 HDP 근원은 플라스마가 절연성 (ICP) 벽 이상으로 코일 부상에 의하여 자석 잠재적인 준비에 의해 모는 유도적으로 결합한 플라스마 약실입니다 (전형적인 디자인은 숫자 1)를 봅니다. 전자 현재의 방향은 인 코일 현재의 그것의 반대 편에, 병렬 약실 표면에 고의 입니다. 플라스마가 이와같이 흥분할 때 운영 압력은 연속적으로 낮출 수 있습니다. 압력의 저 한계는 특정한 근원의 효율성에 의해 전형적으로 지시됩니다. 대부분의 물자 가공 플라스마에서는 전자 난방은 1 차적으로 저항하고, 플라스마의 임피던스는 탄력이 없는 충돌을 위해 유효한 중립국의 조밀도로 오릅니다. 임피던스 (압력)가 플라스마를 모는 근원의 기능 낮추고는 그래서인 때.

숫자 1. OIPT ICP-CVD 시스템

플라스마 공술서를 위한 추가 시스템 특징

플라스마 공술서를 위해 추가 시스템 특징이 있습니다: -

옥스포드 계기에서 ICP-CVD 시스템

ICP-CVD 시스템 구성의 개요는 아래 도표 1에 보입니다:

옥스포드 계기에서 도표 1. ICP-CVD 공구

특징 시스템 80Plus System100 System100 System133
ICP ICP65 ICP-CVD180 ICP-CVD380 ICP-CVD380
전극 규모 240mm 240mm 240mm 330mm까지
적재 Open 잠갔습니다 잠기는 짐 잠기는 짐 잠기는 짐
기질 50mm 웨이퍼 다중 웨이퍼 또는 작은 피스를 위해 유효한 운반대 선택권에 150mm 다중 웨이퍼 또는 작은 피스를 위해 유효한 운반대 선택권에 150mm 다중 웨이퍼 또는 작은 피스를 위해 유효한 운반대 선택권에 300mm까지
반도체에 첨가하는 소량의 불순물 아니다 유효한 PH3, B2H6, GeH4를 포함하는 각종 반도체에 첨가하는 소량의 불순물 유효한 PH3, B2H6, GeH4를 포함하는 각종 반도체에 첨가하는 소량의 불순물 유효한 PH3, B2H6, GeH4를 포함하는 각종 반도체에 첨가하는 소량의 불순물
액체 선구자 아니다 아니다 아니다 아니다
MFC 통제되는 가스관 유효한 8 12 선 가스 상자 유효한 8 12 선 가스 상자 유효한 8 12 선 가스 상자 유효한 8 12 선 가스 상자
전형적인 웨이퍼 단계 온도 편차 20°C에 400°C 0°C에 400°C 0°C에 400°C 0°C에 400°C
청결한 Insitu 플라스마 그렇습니다 그렇습니다 그렇습니다 그렇습니다

ICP-CVD를 사용하는 물자의 공술서

ICP-CVD는 몇몇 물자 예를들면 SiO 의 죄악, SiO N2, Six 및 SiC를x 예금하기 위하여y 이용될 수 있습니다. 이 서류에서 우리는 20°C. 처럼 기질 온도에 SiO와 죄악 고품질 필름을2 낮게 예금하는 기능에 주로 집중할 것입니다. ICP-CVD 약실에서 이산화 실리콘 필름은 ICP 근원을 통해 소개되는 가스 배급 반지 및 아산화 질소를 통해서 소개되는 실란을 반작용해서 예금됩니다. 게다가 실리콘 질화물 필름은 근원을 통해 소개되는 가스 배급 반지 및 질소를 통해서 소개되는 실란을 사용하여 예금됩니다. 양자택일로 암모니아는 또한 실리콘 질화물 그러나 나중에 더 자세히 설명될 고품질 필름에 있는 질소 결과의 사용을 예금하기 위하여 이용될 수 있습니다.

여기서 토론되는 전형적인 가공 매개변수는 공술서 비율, 필름 간격 균등성, R.i., 필름 긴장, 젖은 식각 비율 및 고장 전압을 포함합니다.

ICP-CVD의 전형적인 공술서 비율

전통적으로 ICP-CVD는 PECVD 필름 보다는 더 낮은 공술서 비율에 있는 결과를 가공합니다. 산화규소와 실리콘 질화물을 위한 전형적인 공술서 비율은 >8nm/min입니다 그러나 어느 결과가 다음 섹션에서 보일 수 있는지 더 높은 공술서 비율은 지금에서 가능합니다. 전통적인 평행한 격판덮개 공술서 방법에 유사한 방법으로 많은 가공 매개변수는 프로세스를 통제하기 위하여 조정될 수 있습니다. 쇼 가공 매개변수 여러가지 전형적인 공술서 비율 동향의 밑에 숫자 2와 3.

ICP 힘의 숫자 2. 효력, 압력 및 실란은 ICP-CVD 죄악 공술서 비율x 에 흐릅니다

ICP 힘의 숫자 3. 효력, 압력 및 실란은 ICP-CVD SiO 공술서 비율2 에 흐릅니다

ICP-CVD에 의하여 예금되는 필름의 r.i.

r.i.는 Si의 비율을 변화해서 통제될 수 있습니다: 실리콘 질화물 공술서 Si를 위한 N: 산화규소 공술서를 위한 O. 이 가치가 실란과 질소 교류를 변화해서 조정될 수 있더라도 실리콘 질화물 필름에는 2.00의 전형적인 R.i.가 있습니다 (633nm에). 이산화 실리콘 필름에는 1.46의 전형적인 R.i.가 있습니다. RI 가치는 실란을 변화해서 조정될 수 있고 아산화 질소는 흐릅니다. 두 필름 전부에서 더 높은 R.i. 가치는 일반적으로 실리콘 부자 필름을 표시합니다. 숫자 4와 5는 아래에 가스 교류 비율 여러가지 R.i.의 관계를 보여줍니다.

SiH를 가진 R.i.의 숫자 4. 변이4: N2 가스 비율

SiH를 가진 R.i.의 숫자 5. 변이4: 2가스 비율 없음

ICP-CVD와 필름 긴장

MEMS와 같은 응용에서 필름 긴장을 통제하는 기능은 아주 중요합니다. 필름 긴장은 일반적으로 pre- 곡율 변경 및 필름의 지점 공술서를 측정해서 산출됩니다. 필름 공술서 결과로 곡율에 있는 이 다름은 기질의 축이 둘 있는 계수, 필름의 간격 및 기질을 관련시키는, Stoney의 방정식의 대신으로 긴장 및 pre-와 지점 프로세스의 곡률 반경 산출하기 위하여 이용됩니다.

ICP-CVD 실리콘 질화물과 산화규소 공술서에서 필름 긴장은 각종 매개변수를 바꾸어서 통제될 수 있습니다. 가공 압력에는 실리콘 질화물 필름 긴장에 가장 큰 영향이 있고 아래에 숫자 6a에서 보입니다. 가공 압력을 증가해서 필름 긴장은 압축에서 장력에 통제될 수 있습니다. 아주 낮은 긴장이 가공 압력을 미조정해서 장악될 수 있다는 것을 숫자 6a는 또한 보여줍니다.

ICP-CVD 산화규소 필름은 전형적으로 압축 긴장을 보여줍니다. 필름 긴장은 SiH를 포함하여 매개변수의 조합을 바꾸어서 조정될 수 있습니다4: N2 비율, 온도 및 RF 힘. 숫자 6b와 6c는 아래에 SiH의 효력을 보여줍니다4: 필름2 긴장을 가진 가스 비율 그리고 온도 없음. 낮은 압축 필름 긴장은 SiH를 증가시켜서 장악될 수 있습니다4: 2가스 비율 없음 및 공술서 온도를 줄이기.

숫자 6a. 가공 압력을 가진x 죄악 필름 긴장의 변이

숫자 6b. 온도를 가진 SiO2 필름 긴장의 변이

숫자 6c. SiH를 가진 SiO2 필름 긴장의 변이4: 2가스 비율 없음

ICP-CVD와 필름 질

필름의 질은 일반적으로 부드럽게 된 산화물 etchants로 실행된 젖은 에칭에 의해 준비되어 있 각종 미리 결정한 (BOE) 비율에서 49% 불화 수소산 (HF) 및 40% 염화 불화물 (NHF)의 혼합은4 전형적으로인지 어느 것, 보입니다. 전형적으로 BOE에 의하여 부드럽게 된 산화물 etchants는 이산화 실리콘 층에 있는 Windows 개통을 식각하기 위하여 이용됩니다. 1 차적인 응용은 IC 생산에 있는 열 산화물 층의 에칭입니다. 수성 NH4F/HF 해결책에 의하여 필름의 식각 비율은, 계면활성제 난수의 유무에 관계없이 3개의 1 차적인 요인에, 달려 있습니다: NHF4 범위, 온도 및 특정 HF 내용 식각. HF 내용에는 식각 비율에4 1 차적인 영향이 있는 곳에 표준 BOE etchants (440% NHF/49% HF 혼합)는 30% NHF 의 범위 이상 포함합니다.

필름의 젖은 식각 비율을 시험할 때 열 산화물에 근거를 둔 에칭 비율을 측정하는 그것의 일반적으로 좋은 사례는 참고로 층을 이룹니다. 낮은 에칭 비율 필름은 일반적으로 고밀도 필름을 표시합니다. 숫자 7과 8 쇼는 ICP-CVD와 전통적인 PECVD 둘 다를 사용하여x 예금된 죄악2 과 SiO의 식각 비율 데이터를 적셨습니다. 데이터는 ICP-CVD를 사용하여 저온에 예금된 필름이 300 °C.에 고열 전통적인 평행한 격판덮개 PECVD를 사용하여 예금된 필름을 가진 대등한 필름 프로세스 성과를 준다는 것을 보여줍니다.

죄악 전극 온도를 가진 젖은x 식각 비율의 숫자 7. 변이

SiO 전극 온도를 가진 젖은2 식각 비율의 숫자 8. 변이

고장 전압은 무엇입니까?

고장 전압은 일반적으로 절연성 필름을 통해 ramped 전압을 적용해서 측정됩니다. 필름은 전도성 밑바닥 층 (진한 액체로 처리된 Si 웨이퍼, 또는 예금된 필름의 위에 예금된 금속 층과 함께 금속 층)에 일반적으로 예금됩니다. 금속 층은 일반적으로 그림자 가면을 통해서 또는 이륙에 의해 작은 시험 패드 (전형적으로 <<1x1mm)를 형성하기 위하여 모방됩니다. 그 같은 작은 패드에 접촉하기 위하여는 웨이퍼 탐사기 역은 일반적으로 요구됩니다. Al/Si 금속 층은 일반적입니다 그러나 그밖 금속은 이용될 수 있었습니다. 공용영역이 편평하 반반하게 하다 중요합니다, 표면에 또는 필름에서 근본적인 금속에 i.e hillocks 또는 융기, 및 입자, 그렇지 않으면 고객은 표준 시험으로 이 준비가 이미 없는 경우에) 고장 전압은 현저하게 감소될 것입니다 (금속 공술서 프로세스는 최적화를 약간 필요로 하 수도 있습니다. 이것은 작은으로 측정 지역 내의 입자가 있기의 기회를 극소화하기 것이 가능하기 때문에 시험 패드 직경이 있는을 위한 1가지의 이유입니다. 전압은 높은 현재 첨단이 관찰될 때까지 그 때 ramped 오릅니다 (필름의 i.e 고장). 요구된 전압은 필름 간격 (예를들면 6MV/cm = 2000Å 두꺼운 필름을 통해 120Volts)에 달려 있습니다.

ICP-CVD에 의하여 예금되는 필름의 증가된 고장 전압

ICP-CVD 필름 공술서에서 저온 (~RT)x 에 예금된 죄악의 전기 특성은 고장에게 낮은 누설 현재 [1,2]를 가진6 3x10-1 Vcm 보다는 더 많은 것의 전기장을 보여주었습니다. 도표 2 아래 쇼는 ICP-CVD 죄악의 고장 전압에 대한 온도의 효력x 필름을 예금했습니다.

도표 2. ICP-CVD 죄악x 전형적인 고장 전압 가치

온도 ºC 고장 전압 ICP-CVD MV/cm 고장 전압 PECVD MV/cm
20 > 3 -
150 > 7 > 3
200 - > 4
300 - > 5

ICP-CVD SiO 필름에 의하여 예금되는 120°C.를 위한 전기장을 가진 전류밀도의2 숫자 9. 변이. 결과 쇼 고장 전압 ~>8MV/cm.

ICP-CVD에 의하여 예금되는 필름의 단계 엄호

추가적으로 저온2 에 예금될 때 ICP-CVD SiO는 또한 높은 고장 전압을 보여줍니다. SiO 필름이 150°C.에 >5-6MV/cm의 범위 안에 전기 고장2 전기장에 있는 300°C 결과에 PECVD에 의해 예금될 SiO2 전형적인 필름 비교할 경우에 예금될 때 숫자 9는 고장에게 >8MV/cm의 전기장을 보여줍니다.

단계 엄호는 단계의 바닥에 필름의 간격에 단계의 벽에 따라서 필름 간격의 비율입니다. 이것은 아래 숫자 (10)에 있는 참조한 S/T 및 또는 S/B입니다. 등각 엄호를 위해 S/T 및 또는 S/B의 비율은 1.입니다. 전형적으로 좋은 단계 엄호는 고열 (>300°C) 그러나 사용해서 ICP-CVD를 사용하여 저온에 우수한 단계 엄호를 달성하는 것이 가능합니다 달성됩니다. 20°C.에 예금될 때 추가적으로 단계x 엄호 숫자 (10) 아래 쇼 ICP-CVD 죄악 필름 엄호는 또한 단계 고도 및 폭에 달려 있습니다.

숫자 10a. 단계 엄호의 정의

숫자 10b. 50 좋은 단계 엄호를 가진 150 nm 금속에 22°C에 예금되는 nm ICP-CVD 죄악의 단면의 SEM 심상.

 

근원: "유도적으로 옥스포드 계기 플라스마 기술에 의하여 플라스마 화학 수증기 공술서 (ICP-CVD)"를 결합했습니다.

이 근원에 추가 정보를 위해 옥스포드 계기 플라스마 기술을 방문하십시오.

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

Last Update: 24. September 2013 07:09

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