Низложение Высокомарочных Фильмов Используя Индуктивно Соединенную Плазму - Низложение Химического Пара (ICP-CVD) Технологией Плазмы Аппаратур Оксфорда

Покрытые Темы

Низложение Высокомарочных Фильмов Используя ICP-CVD
high-density Источники Плазмы от Аппаратур Оксфорда
Дополнительные Характеристики Системы для Низложения Плазмы
Системы ICP-CVD от Аппаратур Оксфорда
Низложение Материалов Используя ICP-CVD
Типичные Тарифы Низложения ICP-CVD
R.I. Фильмов Депозированных ICP-CVD
ICP-CVD и Усилие Фильма
ICP-CVD и Качество Фильма
Что Пробивное Напряжение?
Увеличенное Пробивное Напряжение Фильмов Депозированных ICP-CVD
Охват Шага Фильмов Депозированных ICP-CVD

Низложение Высокомарочных Фильмов Используя ICP-CVD

Широкий диапазон изолировать тонкие фильмы использован в самомоднейших цепях VLSI предусматривая электрическую изоляцию между дирижируя зонами внутри прибор, и как окончательный покрывая слой запассивированности. Двуокись Кремния, нитрид кремния и oxynitrides широко использованы. Различные методы низложения зависел доступный на температуре низложения.

Методы низложения пара химиката атмосферного давления и низложения химического пара низкого давления типично требуют высоких температур в области °C >400 тогда как польза увеличенного плазмой низложения химического пара PECVD) типично требует температур низложения <400 °C.

Значительный интерес был направлен к способности депозировать high-density диэлектрические фильмы на даже более низких температурах (°C <150), специально в температур-чувствительных приборах как органическое СИД. Путем использование метода ICP-CVD, Аппаратуры Оксфорда начинали процесс низложения в котором высокомарочные фильмы можно депозировать с high-density плазмой, низкими давлениями низложения и температурами.

high-density Источники Плазмы от Аппаратур Оксфорда

Низложения Низкой температуры типично достиганы путем использование плазмы в которой газы реагируют в газосветном. Эта разрядка ионизирует газы, создавая активные виды которые реагируют на поверхности вафли. Самый общий метод параллельный реактор плиты в котором образец сидит на заземленном нижнем электроде и напряжение тока радиочастота прикладной к верхнему электроду. Это создает газосветное между 2 плитами и газами пропустите радиально через разрядку. Типично нижний электрод нагрет к 100-400°C и этот метод обычно сослан к увеличенному Плазмой низложению химического пара (PECVD). Однако для того чтобы депозировать фильмы high-density фильмов диэлектрические на даже более низких температурах (<100°C) OIPT начните источник (HDP) высок-плотност-плазмы в котором электроны плазмы возбуждены в направлении параллельном к границам камеры.

Используемый источник HDP индуктивно соединенная камера (ICP) плазмы, в которой плазма управляется магнитным потенциальным настроением раной катушки вне диэлектрических стен (типичная конструкция видит диаграмму 1). Направление течения электрона напротив того из течений катушки которые, конструкцией, параллель к поверхностям камеры. Когда плазма возбуждена таким образом рабочее давение можно затем понизить. Нижний предел давления типично продиктован эффективностью определенного источника. В большинств плазмах обрабатывать материалов топление электрона главным образом сопротивляюще, и импеданс плазмы вычисляет по маштабу с плотностью нейтралей доступных для неупругих столкновений. По Мере Того Как понижен поэтому импеданс (давление) способность источника управлять плазмой.

Диаграмма 1. система OIPT ICP-CVD

Дополнительные Характеристики Системы для Низложения Плазмы

Для низложений плазмы дополнительные характеристики системы: -

Системы ICP-CVD от Аппаратур Оксфорда

Сводка системных конфигураций ICP-CVD показана в таблице 1 внизу:

Инструменты Таблицы 1. ICP-CVD от Аппаратур Оксфорда

Характеристика Система 80Plus System100 System100 System133
ICP ICP65 ICP-CVD180 ICP-CVD380 ICP-CVD380
Размер Электрода 240mm 240mm 240mm До 330mm
Нагружать Open зафиксировал Зафиксированная Нагрузка Зафиксированная Нагрузка Зафиксированная Нагрузка
Субстраты вафли 50mm 150mm с вариантами несущих доступными для multi-вафель или малых частей 150mm с вариантами несущих доступными для multi-вафель или малых частей До 300mm с вариантами несущих доступными для multi-вафель или малых частей
Dopants Нет Различные dopants доступные которые включают PH3, B2H6, GeH4 Различные dopants доступные которые включают PH3, B2H6, GeH4 Различные dopants доступные которые включают PH3, B2H6, GeH4
Жидкостные Прекурсоры Нет Нет Нет Нет
Газопровода контролируемые MFC 8 или 12 линия коробка газа доступная 8 или 12 линия коробка газа доступная 8 или 12 линия коробка газа доступная 8 или 12 линия коробка газа доступная
Типичный диапазон температур этапа Вафли 20°C к 400°C 0°C к 400°C 0°C к 400°C 0°C к 400°C
Insitu плазма чистая Да Да Да Да

Низложение Материалов Используя ICP-CVD

ICP-CVD можно использовать для того чтобы депозировать несколько материалов например SiO, Согрешение2, SiOx N,x -Siy и SiC. В этой бумаге мы сконцентрируем главным образом на способности депозировать высокомарочные фильмы SiO2 и Согрешения на температуре субстрата как низко как 20°C. В камере ICP-CVD фильмы двуокиси кремния депозированы путем реагировать силан который введен до кольцо и нитрозная окись распределения газа которая введена через источник ICP. Дополнительно фильмы нитрида кремния депозированы используя силан который введен до кольцо и азот распределения газа который введен через источник. Альтернативно амиак можно также использовать для того чтобы депозировать нитрид кремния но пользу результатов азота в более высокомарочном фильме который будет объяснен более подробно более поздно.

Типичные параметры процесса которые обсужены здесь включают тариф низложения, единообразие толщины фильма, R.I., усилие фильма, влажные тарифы etch, и пробивное напряжение.

Типичные Тарифы Низложения ICP-CVD

Традиционно ICP-CVD обрабатывает результаты в более низких тарифах низложения чем фильмы PECVD. Типичные тарифы низложения для окиси кремния и нитрида кремния >8nm/min но более высокие тарифы низложения теперь возможны в которые результаты можно увидеть в следующем разделе. В подобном путе к обычным параллельным методам низложения плиты много параметров процесса можно отрегулировать для того чтобы контролировать процесс. Диаграмма 2 и 3 под тенденциями тарифа низложения выставки типичными с различными параметрами процесса.

Диаграмма 2. Влияние силы ICP, давление и силан пропускают на тарифе низложенияx Согрешения ICP-CVD

Диаграмма 3. Влияние силы ICP, давление и силан пропускают на тарифе низложения2 ICP-CVD SiO

R.I. Фильмов Депозированных ICP-CVD

R.I. может быть проконтролирован путем менять коэффициент Si: N для низложения нитрида кремния или Si: O для низложения окиси кремния. Фильмы нитрида Кремния имеют типичный R.I. 2,00 (на 633nm) хотя это значение может быть отрегулировано путем менять подачи силана и азота. Фильмы двуокиси Кремния имеют типичный R.I. 1,46. Значение RI может быть отрегулировано путем менять силан и нитрозная окись пропускает. В обоих фильмах более высокое значение R.I. обычно показывает фильм богатые люди кремния. На Диаграмму 4 и 5 ниже показано отношения R.I. с различными коэффициентами подачи газа.

Диаграмма 4. Изменение R.I. с SiH4: Коэффициент2 газа N

Диаграмма 5. Изменение R.I. с SiH4: ОТСУТСТВИЕ2 коэффициента газа

ICP-CVD и Усилие Фильма

В некоторых применениях как MEMS способность контролировать усилие фильма очень важна. Усилие Фильма обычно высчитано путем измерять изменение погнутости pre- и столб-низложение фильма. Эта разница в погнутости в результате низложения фильма использована для того чтобы высчитать усилие через уровнения Stoney, которое относит двухосный модуль субстрата, толщина фильма и субстрат, и радиус погнутостей pre- и столб-процесса.

В низложениях нитрида кремния ICP-CVD и окиси кремния усилие фильма может быть проконтролировано путем изменять различные параметры. Отростчатое давление имеет самое большое влияние на усилии фильма нитрида кремния и показано в диаграмме 6a ниже. Путем увеличивать отростчатое давление усилие фильма можно контролировать от сжимающего к растяжимому. На Диаграмму 6a также показано что очень низкое усилие может быть получено штрафом - настраивать отростчатое давление.

Фильмы окиси кремния ICP-CVD типично показывают давление при сжатии. Усилие фильма может быть отрегулировано путем изменять параметры сочетание из включая SiH4: Коэффициент2 N, температура и сила RF. На Диаграммы 6b и 6c ниже показано влияние SiH4: ОТСУТСТВИЕ2 коэффициент и температура газа с усилием фильма. Низкое сжимающее усилие фильма может быть получено путем увеличивать SiH4: ОТСУТСТВИЕ2 коэффициента газа и уменьшать температуру низложения.

Диаграмма 6a. Изменение усилияx фильма Согрешения с отростчатым давлением

Диаграмма 6b. Изменение усилия2 фильма SiO с температурой

Диаграмма 6c. Изменение усилия фильма SiO2 с SiH4: ОТСУТСТВИЕ2 коэффициента газа

ICP-CVD и Качество Фильма

Качество фильма наиболее охотно показано влажным вытравливанием, нормально, котор уносят с амортизированными etchants окиси (BOE) чточто типично бленды фторида плавиковой кислоты 49% (HF) и аммония 40% (NHF4) в различных предопределенных коэффициентах. Типично амортизированные BOE etchants окиси использованы для того чтобы вытравить отверстия окна в слоях двуокиси кремния. Основное применение вытравливание термальных слоев окиси в продукции IC. Тариф etch фильма водяными разрешениями NH4F/HF, с или без добавок сурфактанта, быть в зависимости от 3 основных фактора: Ряд4 NHF, вытравляющ температуру, и специфическое содержание HF. Стандартные etchants BOE (бленды HF4 40% NHF/49%) содержат над 30% NHF4, ряд где содержание HF имеет основное влияние на тарифе etch.

Испытывая влажные тарифы etch фильма своя обычно хорошая практика измерить тариф вытравливания основанный на термальной окиси наслаивает как справка. Низкий фильм тарифа вытравливания обычно показывает high-density фильм. Выставки Диаграмм 7 и 8 намочили данные по тарифа etch Согрешенияx и SiO2 депозированные используя и ICP-CVD и обычное PECVD. На данные показано что фильмы депозированные на низкой температуре используя ICP-CVD дают соответствующее проведение процесса фильма при фильмы депозированные используя высокотемпературную обычную параллельную плиту PECVD на 300 °C.

Диаграмма 7. Изменение тарифаx Etch Согрешения влажного с температурой электрода

Диаграмма 8. Изменение тарифа2 etch SiO влажного с температурой электрода

Что Пробивное Напряжение?

Пробивное напряжение обычно измерено путем придавать ramped напряжение тока через диэлектрический фильм. Фильм нормально депозирован на проводном нижнем слое (или данной допинг вафле Si, или слое металла) вместе с слоем металла депозированным na górze депозированного фильма. Слой металла обычно сделан по образцу или через маску тени или стартом для того чтобы сформировать малые пусковые площадки испытания (типично <<1x1mm). Контактирует к таким малым пусковым площадкам станция зонда вафли обычно необходима, что. Слои металла Al/Si общие но другие металлы смогли быть использованы. Важно что интерфейсы плоски и приглаживают, т.е. никакие hillocks или рему на основном металле, и никакие частицы на поверхности или в фильме, в противном случае пробивное напряжение значительно будет уменьшено (процесс низложения металла может некоторое оптимизирование если клиент не имеет это настроение как стандартное испытание уже). Это одна причина для иметь как малое диаметр пусковой площадки испытания в виду того что возможно уменьшить шансы иметь частицу в пределах вашей зоны измерения. Напряжение тока после этого ramped вверх до тех пор пока сильнотоковый пик не наблюдается (т.е. нервное расстройство фильма). Напряжение тока требовало быть в зависимости от толщина фильма (например 6MV/cm = 120Volts через плотную пленку 2000Å).

Увеличенное Пробивное Напряжение Фильмов Депозированных ICP-CVD

В низложениях фильма ICP-CVD электрические характеристики Согрешенияx депозированные на низких температурах (~RT) показывали нервному расстройству электрические поля больше чем 3x106 Vcm-1 с низкими течениями утечки [1,2]. Выставки Таблицы 2 внизу влияние температуры на пробивном напряжении Согрешения ICP-CVDx депозировали фильмы.

Значения пробивного напряжения Согрешения Таблицыx 2. ICP-CVD типичные

ºC Температуры Пробивное Напряжение ICP-CVD MV/cm Пробивное Напряжение PECVD MV/cm
20 > 3 -
150 > 7 > 3
200 - > 4
300 - > 5

Диаграмма 9. Изменение концентрации тока с электрическим полем для ICP-CVD SiO2 120°C. депозированного фильмом. Пробивное напряжение ~>8MV/cm выставки результатов.

Охват Шага Фильмов Депозированных ICP-CVD

В добавлении ICP-CVD SiO2 также показывает высокое пробивное напряжение депозировано на низких температурах. На Диаграмму 9 показано нервному расстройству электрические поля >8MV/cm когда фильм2 SiO был депозирован на 150°C. В сравнении типичный фильм2 SiO депозированный PECVD на 300°C приводит к в полях электрического нервного расстройства электрических в границах >5-6MV/cm.

Охват шага коэффициент толщины фильма вдоль стен шага к толщине фильма на дне шага. Это сослано к S/T и/или S/B в диаграмме (10) внизу. Для конформного охвата коэффициент S/T и/или S/B 1. Типично хороший охват шага достиган путем использование высоких температур (>300°C) однако оно возможен для того чтобы достигнуть превосходного охвата шага на низкой температуре используя ICP-CVD. Диаграмма охват фильма Согрешения выставок ICP-CVDx (10) внизу депозировано на 20°C. В добавлении шага охвата быть в зависимости от также высота и ширина шага.

Диаграмма 10a. Определение охвата шага

Диаграмма 10b. Изображения SEM поперечного сечения 50 Согрешения nm ICP-CVD депозированного на 22°C на металле 150 nm с хорошим охватом шага.

 

Источник: «Индуктивно соединил низложение химического пара плазмы (ICP-CVD)» Технологией Плазмы Аппаратур Оксфорда.

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Технологию Плазмы Аппаратур Оксфорда.

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

Last Update: 24. September 2013 07:10

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit