Avlagring av Högkvalitativt Filmar genom Att Använda Inductively Förbundet Plasma - Kemisk DunstAvlagring (ICP-CVD) vid Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi

Täckte Ämnen

Avlagring av Högkvalitativt Filmar genom Att Använda ICP-CVD
kick - täthetPlasmaKällor från Oxford Instrumenterar
Extra SystemSärdrag för PlasmaAvlagring
ICP--CVDSystem från Oxford Instrumenterar
Avlagring av Material genom Att Använda ICP-CVD
Typisk Avlagring Klassar av ICP-CVD
R.I. av Satt In ICP-CVD Filmar
ICP-CVD och Filmar Spänning
ICP-CVD och Filmar Kvalitets-
Är Vad SammanbrottSpänning?
Ökande SammanbrottSpänning av Satt In ICP-CVD Filmar
Kliva Täckning av Satt In ICP-CVD Filmar

Avlagring av Högkvalitativt Filmar genom Att Använda ICP-CVD

En lång räcka av att isolera thin filmar används i modern VLSI går runt att ge elektrisk isolering mellan att föra regioner inom en apparat och som ett capping passivationlagrar för final. Silikondioxid, silikonnitriden och oxynitrides används brett. Olika avlagringmetoder är den tillgängliga anhörigen på avlagringtemperatur.

Atmosfäriskt pressa kemisk dunstavlagring och pressa low kemiska dunstavlagringmetoder kräver typisk höga temperaturer i regionen av °C >400, eftersom bruket av plasma förhöjd kemisk dunstavlagring PECVD) kräver typisk avlagringtemperaturer av <400 °C.

Betydligt intressera har riktats in mot kapaciteten att sätta in kick - täthetdielectricen filmar på även lägre temperaturer (°C <150), speciellt i temperaturkänsliga apparater liksom organisk Ljusdiod. Genom att använda ICP--CVDtekniken, har Oxford Instruments framkallat en avlagring som är processaa i vilket högkvalitativt filmar kan sättas in med kick - täthetplasma, låg avlagring pressar och temperaturer.

kick - täthetPlasmaKällor från Oxford Instrumenterar

Avlagringar för Låg temperatur uppnås typisk, genom att använda plasma som gasar i reagerar i en glödurladdning. Denna urladdning joniserar gasar och att skapa aktivart som reagerar på rånet ytbehandlar. Den mest allmänningmetoden är en parallell pläterar reaktorn som ta prov sitter i på en jordning nedersta elektrod, och radiofrequencyspänning appliceras till den bästa elektroden. Detta skapar en glödurladdning mellan tvåna pläterar, och gasar flöde radial till och med urladdningen. Typisk värmas den nedersta elektroden till 100-400°C, och denna metod ses vanligt till Plasma förhöjd kemisk dunstavlagring (PECVD). Emellertid för att att sätta in kick - täthet filmar dielectricen filmar på även lägre temperaturer (<100°C) som OIPT har framkallat enplasma (HDP) källa, som plasmaelektronerna är upphetsada i i en riktningsparallell till kammaregränserna.

Den använda HDP-källan är den inductively kopplade ihop plasma (ICP)kammaren, som plasmaet är drivande i vid ett magnetiskt potentiellt ställer in vid ett spolesår utanför dielectric väggar (den typiska designen ser för att figurera 1). Riktningen av elektronströmmen är motsats till det av spoleströmmarna som är, vid design, parallellen till kammaren ytbehandlar. Pressa kan därpå fällas ned, När plasmaet är upphetsad i detta sätt fungeringsen. De lägre begränsar av pressa dikteras typisk av effektiviteten av den särskilda källan. I mest material som bearbetar plasmer är elektronuppvärmningen, i första hand som gör motstånd och impedansen av plasmafjällen med tätheten av frilägen som är tillgängliga för inelastic sammanstötningar. (Pressa), Som impedansen fälls ned så är kapaciteten av källan att köra plasmaet.

Figurera 1. System för OIPT ICP-CVD

Extra SystemSärdrag för PlasmaAvlagring

För plasmaavlagringar finns det extra systemsärdrag: -

ICP--CVDSystem från Oxford Instrumenterar

Ett summariskt av ICP--CVDsystemkonfigurationerna visas in bordlägger nedanför 1:

Bordlägga 1. ICP-CVD Bearbetar från Oxford Instrumenterar

Särdrag System 80Plus System100 System100 System133
ICP ICP65 ICP-CVD180 ICP-CVD380 ICP-CVD380
Elektroden storleksanpassar 240mm 240mm 240mm Upp till 330mm
Ladda Open låste Load låste Load låste Load låste
Substrates 50mm rån 150mm med lilla bärarealternativ som är tillgängliga för mång--rån eller, lappar 150mm med lilla bärarealternativ som är tillgängliga för mång--rån eller, lappar Upp till lappar 300mm med lilla bärarealternativ som är tillgängliga för mång--rån eller
Dopants Inte Tillgängliga Olika dopants som inkluderar PH3, B2H6, GeH4 Tillgängliga Olika dopants som inkluderar PH3, B2H6, GeH4 Tillgängliga Olika dopants som inkluderar PH3, B2H6, GeH4
VätskePrecursors Inte Inte Inte Inte
MFC kontrollerade gaslines 8 eller 12 fodrar gasar boxas tillgängligt 8 eller 12 fodrar gasar boxas tillgängligt 8 eller 12 fodrar gasar boxas tillgängligt 8 eller 12 fodrar gasar boxas tillgängligt
Det Typiska Rånet arrangerar temperatur spänner 20°C till 400°C 0°C till 400°C 0°C till 400°C 0°C till 400°C
Rent Insitu plasma Ja Ja Ja Ja

Avlagring av Material genom Att Använda ICP-CVD

ICP-CVD kan vara den van vid insättningen flera material e.g. SiO, Syndar2, SiOx N, x en-Siy och SiC. I detta pappers- ska vi koncentrat främst på kapaciteten att sätta in högkvalitativa SiO, och2 SiN filmar på substratetemperaturen så low som 20°C. I en ICP--CVDkammare filmar silikondioxiden sättas in, genom att reagera silanen som introduceras till och med gasafördelningen ringer och den salpeter- oxiden, som introduceras till och med ICP-källan. Dessutom filmar silikonnitriden sättas in genom att använda silanen som introduceras till och med gasafördelningen ringer och ett gasformigt grundämne, som introduceras till och med källan. Alternativt kan ammoniak också vara den van vid insättningsilikonnitriden men bruket av ett gasformigt grundämneresultat i ett högre - kvalitets- filma som ska förklaras i mer specificerar mer sistnämnd.

Typiska processaa parametrar, som diskuteras här, inkluderar avlagring klassar, filmar tjocklekslikformighet, R.I., filmar spänning, blöter etsar klassar, och sammanbrottspänning.

Typisk Avlagring Klassar av ICP-CVD

Traditionellt bearbetar ICP-CVD resultat i lägre avlagring klassar, än PECVD filmar. Typisk avlagring klassar för silikonoxid, och silikonnitriden är >8nm/min, men högre avlagring klassar är nu möjligheten som resultat kan ses i i det nästa delar upp. I ett liknande till den konventionella parallellen plätera långt avlagringmetoder som många processaa parametrar kan justeras för att kontrollera det processaa. Figurera 2, och klassar typisk avlagring för nedanför show 3 trender med olika processaa parametrar.

Figurera 2. Verkställa av ICP driver, pressar, och silaneflöde på ICP-CVD Syndarx avlagring klassar

Figurera 3. Verkställa av ICP driver, pressar, och silaneflöde på avlagring för ICP-CVD2 SiO klassar

R.I. av Satt In ICP-CVD Filmar

R.I.et kan kontrolleras av varierande förhållandet av Sien: N för silikonnitrideavlagring eller Si: Nolla för silikonoxidavlagringen. Silikonnitriden filmar har typisk R.I. av 2,00 (på 633nm) även om detta värderar kan justeras av varierande silanen, och ett gasformigt grundämne flödar. Silikondioxid filmar har typisk R.I. av 1,46. RINA värderar kan justeras av varierande silanen, och den salpeter- oxiden flödar. I båda filmar ett högre R.I. värderar indikerar vanligt att rich för en silikon filmar. Figurera 4, och gasar nedanför show 5 förhållandena av R.I. med olikt flödesförhållanden.

Figurera 4. Variation av R.I. med SiH4: N2 gasar förhållande

Figurera 5. Variation av R.I. med SiH4: INGET2 gasa förhållandet

ICP-CVD och Filmar Spänning

I några applikationer liksom MEMS filmar kapaciteten att kontrollera spänning är mycket viktig. Filma spänningen beräknas vanligt, genom att mäta den pre- krökningändringen och posta-avlagring av filma. Denna skillnad i krökning som ett resultat av filmar avlagring är van vid beräknar spänning vid långt av Stoneys likställande, som förbinder den biaxial modulusen av substraten, tjocklek av filma och substraten, och radien av krökningar av pre- och posta-processaa.

I avlagringar för oxid för ICP--CVDsilikonnitride och silikonkan filmaspänningen kontrolleras, genom att ändra olika parametrar. Process pressar har den största påverkan på silikonnitriden att filma spänning och visas in figurerar nedanför 6a. Vid ökande pressar det processaa filmaspänningen kan kontrolleras från compressive till tänjbart. Figurera 6a visar också att den mycket låga spänningen kan erhållas, genom att finjustera det processaa pressar.

ICP--CVDsilikonoxiden filmar typisk compressive spänning för show. Filmaspänningen kan justeras, genom att ändra en kombination av parametrar inklusive SiH4: Den N-2 förhållandet, temperaturen och RF driver. Figurerar nedanföra shows 6b och 6c verkställa av SiH4: INGET2 gasa förhållandet, och temperaturen med filmar spänning. Låga compressive filmar spänning kan erhållas av ökande SiHen4: INGET2 gasa förhållandet och minskning av avlagringtemperaturen.

Figurera 6a. Variation av SiNx filmar spänning med processaa pressar

Figurera 6b. Variation av SiO2 filmar spänning med temperatur

Figurera 6c. Variation av SiO2 filmar spänning med SiH4: INGET2 gasa förhållandet

ICP-CVD och Filmar Kvalitets-

Kvalitets- av filma visas klarast by blöter etsning som normalt ut bärs med fungera som buffert oxidetchants (BOE) vilka är typisk blandningar av fluorförening för 49% hydrofluoric syra (HF) och 40% ammonium(NHF4) i olika förutbestämda förhållanden. Typisk är BOE fungera som buffert oxidetchants van vid etsar fönsteröppningar i silikondioxidlagrar. Den primära applikationen är etsningen av termiska oxidlagrar i IC-produktion. Etsa klassar av filma vid aqueous NH4F-/HFlösningar, med eller utan surfactanttillsatser, beror på primära tre dela upp i faktorer: NHF4 spänner och att etsa temperatur och nöjd närmare detaljHF. Standarda BOE-etchants (40% NHF/449% HF-blandningar) innehåller över 30% NHF4, en spänna, var den nöjda HFEN har på primär påverkan att etsa, klassar.

När du testar blöta, etsa klassar av filma som dess vanligt bra övar för att mäta etsningen klassar baserat på ett termiskt oxidlagrar som en hänvisa till. En låg etsning klassar filmar indikerar vanligt en kick - täthet filmar. Figurerar 7, och 8 shows blöter etsar klassar data av satte inx SiN och2 SiO genom att använda både ICP-CVD och konventionell PECVD. Datashowsna, som filmar deponerat på den låga temperaturen genom att använda ICP-CVD, ger jämförbart filmar processaa kapacitet med filmar deponerad användande mycket varm konventionell parallell pläterar PECVD på 300 °C.

Figurera 7. Variation av SiNx blöter Etch klassar med elektrodtemperatur

Figurera 8. Variation av SiO2 blöter etsar klassar med elektrodtemperatur

Är Vad SammanbrottSpänning?

Sammanbrottspänningen mätas vanligt, genom att applicera en ramped spänning över dielectricen, filmar. Filma sättas in normalt på ett ledande nedersta lagrar (endera ett dopat Si-rån eller ett belägga med metalllagrar) samman med ett belägga med metalllagrar som sättas in av det deponerat, filmar överst. Belägga med metalllagrar mönstras vanligt endera till och med en skugga maskerar, eller vid starten som bildar litet, testa vadderar (typisk <<1x1mm). Att kontakta till sådan litet vadderar en rånsond posterar krävs vanligt. Al/Si belägger med metall lagrar är vanligt, men annan belägger med metall kunde användas. Det är viktigt, att har kontakt är lägenheten och slätar, dvs. belägger med metall inga högar eller bulor på det bakomliggande, och inga partiklar på ytbehandla eller i filma, annorlunda förminskas den ska sammanbrottspänningen markant (den processaa belägga med metallavlagringen kan behöva någon optimisation, om kunden inte har denna att ställa in som ett standart testar redan). Detta är en resonerar för att ha, som litet en testa, vadderar diametern, sedan det är möjligheten som minimerar, riskerar av att ha en partikel inom ditt mätningsområde. Spänningen är därefter ramped upp, tills en maximal kickström observeras (dvs. sammanbrottet av filma). Den krävda spänningen beror på filmatjockleken (6MV/cm e.g. = 120Volts över en 2000Å filmar tjockt).

Ökande SammanbrottSpänning av Satt In ICP-CVD Filmar

I ICP-CVD filma avlagringar de elektriska kännetecknen av SiNx satte in på låga temperaturer (~RT) har visat att det elektriska sammanbrottet sätter in av mer än 3x106 Vcm-1 med låga läckageströmmar [1,2]. Bordlägga 2 nedanföra shows som verkställa av temperaturen på den satte in sammanbrottspänningen av ICP-CVDx SiN filmar.

Bordlägga 2. ICP-CVD Syndarx typisk sammanbrottspänning värderar

TemperaturºC SammanbrottSpänning ICP-CVD MV/cm SammanbrottSpänning PECVD MV/cm
20 > 3 -
150 > 7 > 3
200 - > 4
300 - > 5

Figurera 9. Variation av strömtäthet med elkraft sätter in för ICP-CVD SiO2 filmar deponerad 120°C. Resultaten visar sammanbrottspänning ~>8MV/cm.

Kliva Täckning av Satt In ICP-CVD Filmar

I tillägget ICP-CVD SiO2 visar också kicksammanbrottspänning, när du sättas in på låga temperaturer. Figurera 9 shows som det elektriska sammanbrottet sätter in av >8MV/cm, när SiOen2 filmar sattes in på 150°C. I jämförelse som en typiska SiO2 filmar deponerat vid PECVD på resultat 300°C i ett elektriskt elektriskt sammanbrott, sätter in i spänna av >5-6MV/cm.

Klivatäckningen är förhållandet av filmar tjocklek längs väggarna av en kliva till tjockleken av filmar längst ner av kliva. Detta ses till S/T och/eller S/B i den nedanföra figurera (10). För conformal täckning är förhållandet av S/T och/eller S/B 1. Typisk bra kliva täckning uppnås, genom att använda höga temperaturer (>300°C) emellertid det, är möjlighet som uppnår utmärkt, kliver täckning på den låga temperaturen genom att använda ICP-CVD. Figurera (10) nedanföra shows som ICP-CVD SiNx filmar täckning, när de sättas in på 20°C. I tillägg beror klivatäckningen också på den klivahöjden och bredden.

Figurera 10a. Definitionen av kliver täckning

Figurera 10b. SEM 2000 avbildar av tvärsnitt av 50 nm ICP-CVD SiN som sättas in på 22°C på 150 som nm belägger med metall med goda kliver täckning.

 

Källa: ”Instrumenterar Inductively kopplad ihop kemisk dunstavlagring för plasma (ICP-CVD)” vid Oxford PlasmaTeknologi.

För mer information på denna källa behaga besök Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi.

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

Last Update: 24. September 2013 07:11

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit