Nuevas mejoras en el plasma de acoplamiento inductivo - deposición química de vapor (ICP-CVD) de Oxford Instruments Tecnología de plasma

Los temas cubiertos

Nuevas placas de transmisión mejora la uniformidad del espesor de la ICP-CVD películas depositadas

Mejoras en los procesos también se han hecho en el que mayor uniformidad espesor de la película que se ha logrado sobre la base de nuestro nuevo diseño de hardware patentado. El nuevo diseño de hardware también permite al usuario la capacidad de depósito de capas en zonas más extensas con una excelente uniformidad de espesor de la película. El diseño del hardware patentado se basa en un diseño de estilo de ducha nueva que se llama una placa de transmisión. La placa de transmisión se coloca en la cámara y se encuentra entre la fuente de plasma de alta densidad y el sustrato.

La placa de transmisión ha sido optimizado mediante el ajuste del tamaño de los agujeros y distribución a fin de lograr la máxima mejora espesor de la película. La placa de la transmisión se hace de la aleación de aluminio 6082 con un espesor suficiente para mantener la placa cerca de la temperatura de la cámara por conducción lateral, incluso cuando se ejecutan con un alto poder ICP. Se encontró que con el fin de lograr la "mejor" uniformidad de espesor de la película de nitruro de silicio y los depósitos de óxido de silicio dos variantes diferentes de las placas se requieren.

Las figuras 1 y 2 (abajo) muestran dos placas de transmisión diferentes para un ICP180 fuente.

Figura 1. Imagen del anillo de gas silano y la placa de transmisión de gas en la cámara de proceso durante el proceso de plasma

Figura 2. Dos placas de transmisión de gas. (A) la placa de transmisión se optimiza para un depósito de SiO _2. (B) la placa de transmisión 2 está optimizado para depositar _{sen x}

La Figura 3 muestra una placa de transmisión más grande que se requiere para la ICP380 fuente para depositar ICP-CVD películas con sustratos de hasta 300 mm con una excelente uniformidad de espesor de la película.

Figura 3. Transmisión de la placa se utiliza con la fuente ICP380

Mejorar el rendimiento de Cine con ICP-CVD Sistemas de Oxford Instruments

Figura 4 y 5 se muestra un ejemplo de SiN distribución del espesor de la película _X más de 100 mm y la oblea de silicio de 200 mm, con un ICP180 y un ICP380 origen, respectivamente. Oxford Instruments PCI-CVD sistemas ofrecen ahora estas mejoras en los procesos mejorados, y los usuarios también podrán para actualizar fácilmente sus actuales ICP-CVD sistema con el fin de poder alcanzar un rendimiento aún mejor película.

Figura 4. ICP-CVD película Sin _x espesor de la uniformidad más de 100 mm con un System100 con una fuente de ICP180

Figura 5. ICP-CVD SiN película _x 200 mm de espesor sobre la uniformidad con un System100 con una fuente de ICP380

Espesor típico rendimiento de la película la uniformidad de los depósitos de baja temperatura también depende de la fuente de ICP utiliza. La Tabla 1 muestra la uniformidad de espesor de película diferentes dependiendo de la fuente ICP.

Tabla 1. Típicos ICP-CVD uniformidades espesor de la película

El control de los flujos de gas durante ICP-CVD de procesamiento

Películas depositadas como el nitruro de silicio y óxido de silicio se utilizan en HBLEDS para neutralizar los dispositivos de final. Los métodos actuales incluyen el procesamiento por lotes PECVD que tiene una carga típica de un máximo de 8 x 4 "sustratos (y una carga mucho mayor de 2" de sustratos), con una tasa de crecimiento de 14-15 nm / min. Una cantidad considerable de interés recientemente se han dirigido a sola oblea de procesamiento de LED, que requiere de mayores tasas de deposición para mantener los requisitos de rendimiento. También se sabe que la temperatura de depósito también se debe mantener lo más bajo posible. Estos requisitos restringe la capacidad de PECVD convencionales que requieren altas temperaturas y las bajas tasas de depósito a fin de permitir que el material de alta calidad para ser depositados, probablemente a través de tiempo suficiente para que el exceso de hidrógeno de desgasificación de la película en crecimiento.

Ya hemos comentado que las películas de alta densidad pueden ser depositados a bajas temperaturas (<150 º C) con el ICP-CVD técnica, pero con tasas de depósito típico de 8nm/min. Sin embargo el trabajo de desarrollo en los últimos OIPT ha logrado mucho más altos índices de depósito de> 140nm/min a las bajas temperaturas mismo, manteniendo la buena calidad cinematográfica, la uniformidad de espesor y el control del estrés película. Estos avances recientes han demostrado la capacidad de ICP-CVD en el logro de películas de alta calidad a bajas temperaturas con un alto rendimiento. Los procesos de deposición más alta tasa fueron alcanzados por el aumento de la potencia ICP y la mezcla de flujo de gas, como se muestra en la figura 6. La relación de flujo de gas por el pecado y la deposición _de SiO2 se ajustaron con el fin de ajustar el índice de refracción (figura 7).

Figura 6. Variación de la tasa de deposición de los flujos totales de gas para el PCI-CVD _{sen x} depositadas a 150 ° C

Figura 7. Variación de la tasa de deposición frente a los flujos totales de gas para el PCI-CVD _SiO2 depositado a 150 ° C

Repetibilidad y la estabilidad de la ICP-CVD de procesamiento

Uno de los factores más importantes de un sistema de deposición es la capacidad de depósito de la misma película una y otra vez. La repetibilidad y la estabilidad de la ICP-CVD proceso en el que las pruebas se han llevado a cabo mediante el depósito de alta tasa de deposición de _SiO2 (> 140nm/min) a baja temperatura (<150 ° C) en 75 láminas x 100 mm. Los resultados se muestran en la figura 8, 9 y 10.

Figura 8. Wafer de repetibilidad tasa de deposición de obleas de <+ / -2%, con uniformidad de espesor de película de <+ / -3% sobre obleas de 100mm

Figura 9. Wafer de repetibilidad índice de refracción de la oblea <+ / -0.3%

Figura 10: ICPCVD _SiO2 repetibilidad estrés película más de 75 obleas

Figura 11: Efecto del flujo de gas de fósforo en el ICP-CVD a-Si la velocidad de deposición

La deposición de los materiales con ICP-CVD de procesamiento

Además de _SiO2, SiO _x N _y y sen _x capas ICP-CVD también puede ser utilizado para depositar otros materiales como el silicio amorfo (sin dopar y dopado) y el carburo de silicio.

El silicio amorfo es generalmente depositados con silano puro con flujos pequeños de argón con el fin de ayudar a lograr el plasma. Hidrógeno adicional también se utiliza con el fin de mejorar la calidad de la película. Dopantes se pueden añadir en forma de fósforo y boro con el fin de cambiar la conductividad de la capa de la que es especialmente importante en aplicaciones de energía fotovoltaica. Figura 11 el efecto del flujo de fósforo en la tasa de deposición de ICP-CVD amorfo capas si.

ICP-CVD también puede ser utilizado para depositar carburo de silicio. Silano es normalmente mezclado con el metano y argón se utiliza también para ayudar a la huelga de plasma. El índice de refracción de la SIC se puede ajustar mediante el ajuste de la tasa de flujo de gas silano de metano. Figura 12 y 13 se muestra la relación entre el índice de refracción, el estrés y la película de metano / ratio de flujo de gas silano.

Figura 12: Variación del índice de refracción con metano / ratio de flujo de gas silano

Figura 13: Variación de la tensión de cine con metano / ratio de flujo de gas silano

Cámara de limpieza y preparación de plasma ICP-CVD

En ICP-CVD de procesamiento, una proporción significativa de la herramienta en tiempo se dedica a la limpieza de plasma con gases grabado para limpiar la cámara de proceso. Hay una serie de gases limpios disponibles, CF _4, C ₃ F _8, C ₂ F ₆ y NF _3. Sin embargo, en nuestras cámaras de ICP que nominalmente el uso de SF ₆ debido a la capacidad para lograr una mayor velocidad de grabación, más limpia, por productos y experimentado procesos de grabado que se ha modificado con el fin de limpiar con éxito dentro de la cámara. Gases alternativos que también hemos utilizado son CF ₄ y ₈ C ₃ F.

Los gases limpios si el SF ₆ o CF ₄ se suele utilizar con cualquiera de O ₂ y N ₂ O con el fin de reducir el de productos que se forman después de la limpieza. La limpieza consiste en utilizar el poder de la PIC y también el poder al electrodo. Esto se utiliza para promover el flúor a fin de lograr mayores velocidades de grabado. Una oblea También se sugiere que se coloca sobre la mesa con el fin de proteger la superficie es decir, reducir el exceso de limpieza en esta área. El plasma el tiempo de limpieza y los intervalos de limpieza depende de la naturaleza de la deposición. Por ejemplo, si una película de alta tensión se deposita en la cámara después de la deposición máxima antes de la limpieza que se requiere es reducida debido al potencial de la película descamación de las paredes de la cámara en la muestra.

Cámara de plasma de limpieza y pautas típicas de espesor

Espesor típico y pautas de limpieza se muestran a continuación.

• La limpieza debe llevarse a cabo después 5microns> de la deposición de la película.
• El tiempo de limpieza depende del tipo y espesor de la película depositada.
• El tiempo de limpieza típica es dos horas por 6-8 micras de deposición de película.

Después de una limpia la cámara de plasma es importante para ejecutar una receta de purga de la bomba con el fin de reducir al mínimo las partículas. Una secuencia típica es la siguiente: -

Repita 30 times/1min pump/1min N ₂ de purga, 100sccm, 50mT/Loop

El acondicionamiento de la cámara es un paso importante para lograr un proceso repetible. Hemos observado que 0.5microns ~ de la deposición es necesaria para el acondicionamiento. La figura 14 muestra cómo la velocidad de deposición y de refracción del proceso se estabiliza después de una limpieza de la cámara de plasma y aire de la cámara.

Figura 14: Efecto de la cámara de aire en la repetición del proceso

Plasma procesos de tratamiento previo

Un plasma de pre-proceso de tratamiento se puede aplicar a una superficie determinada con el fin de evitar la delaminación de las películas depositadas sobre todo cuando la película llega en algunas tensiones mecánicas y térmicas. Una buena adherencia de las películas depositadas sobre el material subyacente depende del tipo de superficie y también el tipo de residuos en la superficie. A base de oxígeno plasma pre-limpieza tiene el mayor efecto en la eliminación de los residuos orgánicos, mientras que un plasma de hidrógeno basado prelavado tiene el mayor efecto la eliminación de residuos inorgánicos.

Si un material de sustrato que no sean de silicio se utiliza como el arseniuro de galio o de nitruro de galio un proceso de pretratamiento de plasma es esencial para conseguir buenas propiedades de la película. Por ejemplo, la adhesión y la calidad de la película depositada puede ser mejorado mediante la aplicación de una base de hidrógeno antes de deposición limpia proceso antes de la película. Esto ha llevado a cabo mediante el uso de una de amoniaco / plasma de nitrógeno pre limpio, donde se disocia el amoníaco en nitrógeno y el hidrógeno y el hidrógeno resultante ataca la superficie subyacente que da una superficie hidrogenado, que proporciona una capa intermedia entre una buena película y el sustrato. La película posterior depositado a continuación, muestra buenas propiedades de la película como una buena adherencia, perforaciones bajo y buenas características eléctricas.

Resumen

En este trabajo hemos demostrado que el ICP-CVD se puede utilizar para depositar materiales diversos como _SiO2, sen _x, a-Si y SiC. Mediante el uso de la ICP-CVD películas de alta calidad técnica se encuentran depositados en el plasma de alta densidad, baja presión de deposición y las temperaturas que se traduce en la reducción de la contaminación de cine, la promoción de la estequiometría de cine, la reducción de daños de la radiación directa de ion-superficie de interacción, y la eliminación de la degradación del dispositivo a altas temperaturas .

Fuente: "inducción de plasma acoplado por deposición de vapor químico (ICP-CVD)" por Oxford Instruments Tecnología de plasma .

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