Améliorations Neuves dans le Plasma Inductivement Accouplé - Procédé de la Déposition En Phase Vapeur (ICP-CVD) par Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford

Sujets Couverts

Plaques Neuves de Boîte De Vitesses Améliorant l'Uniformité d'Épaisseur des Films Déposés par ICP-CVD
Réalisation d'une Meilleure Performance de Film avec des Systèmes d'ICP-CVD des Instruments d'Oxford
Le Gaz de Réglage Circule Pendant le Traitement d'ICP-CVD
Répétabilité et Stabilité du Traitement d'ICP-CVD
Dépôt des Matériaux Utilisant le Traitement d'ICP-CVD
Nettoyage de Plasma de Cavité et Traitement d'ICP-CVD
     Nettoyage de Plasma de Cavité et Recommandations Particulières d'Épaisseur
Procédés de Traitement Préparatoire de Plasma
Résumé

Plaques Neuves de Boîte De Vitesses Améliorant l'Uniformité d'Épaisseur des Films Déposés par ICP-CVD

On a également apporté des améliorations De Processus dans lesquelles a amélioré l'uniformité d'épaisseur de film a été basé réalisé sur notre étude matériel informatique brevetée neuve. L'étude matériel informatique neuve permet également à l'utilisateur la capacité de déposer des couches au-dessus de plus grandes zones avec l'excellente uniformité d'épaisseur de film. L'étude matériel informatique brevetée est basée sur un design neuf de showerhead de type que nous appelons une plaque de boîte de vitesses. La plaque de boîte de vitesses est alors mise dans la cavité et se repose entre la source à haute densité de plasma et le substrat.

La plaque de boîte de vitesses a été optimisée en réglant les tailles et la distribution de trou afin de réaliser l'amélioration maximum d'épaisseur de film. La plaque de boîte de vitesses est effectuée de l'alliage d'aluminium 6082 avec l'épaisseur suffisante pour mettre à jour la plaque près de la température de cavité par la conduction transversale, même lorsque faisant fonctionner avec des alimentations électriques élevées d'ICP. On l'a constaté qu'afin de réaliser l'uniformité d'épaisseur de film de « meilleur » pour des dépôts de nitrure de silicium et d'oxyde de silicium deux variantes différentes des plaques ont été exigées.

Les Schémas 1 et 2 (ci-dessous) affichent deux plaques différentes de boîte de vitesses pour une source ICP180.

Le Schéma 1. Image de la plaque de boîte de vitesses de sonnerie de gaz de silane et de gaz à l'intérieur de la cavité de processus pendant un procédé de plasma

Le Schéma 2. Deux plaques de boîte de vitesses de gaz. (a) La plaque 1 de Boîte De Vitesses est optimisée pour déposer SiO2. (b) La plaque 2 de Boîte De Vitesses est optimisée pour déposer le Péchéx

Le Schéma 3 affiche à une plus grande plaque de boîte de vitesses ce qui est exigé pour la source ICP380 afin de déposer des films de CVD d'ICP avec des substrats jusqu'à 300mm avec l'excellente uniformité d'épaisseur de film.

Le Schéma 3. plaque de Boîte De Vitesses utilisée avec la source ICP380

Amélioration de la Performance de Film avec des Systèmes d'ICP-CVD des Instruments d'Oxford

Expositions du Schéma 4 et 5 un exemple de distributionx d'épaisseur de film de Péché plus de 100 disques de silicium de millimètre et de 200mm, utilisant un ICP180 et une source ICP380 respectivement. Les systèmes de l'ICP-CVD des Instruments d'Oxford offrent maintenant ces améliorations de processus améliorées, et les utilisateurs pourront également améliorer facilement leur système existant d'ICP-CVD capable réaliser encore une meilleure performance de film.

Le Schéma 4. uniformité d'épaisseurx de film de Péché d'ICP-CVD plus de 100mm utilisant un System100 avec une source ICP180

Le Schéma 5. uniformité d'épaisseurx de film de Péché d'ICP-CVD plus de 200mm utilisant un System100 avec une source ICP380

La performance Particulière d'uniformité d'épaisseur de film pour des dépôts de basse température dépend également de la source d'ICP utilisée. Le Tableau 1 affiche l'uniformité différente d'épaisseur de film selon la source d'ICP.

Uniformités Particulières d'épaisseur de film du Tableau 1. ICP-CVD

Source d'ICP Taille de Disque
50mm 100mm 150mm 200mm
ICP65 <±6% - - -
ICP180 <±2% <±3% <±5% -
ICP380 <±1% <±2% <±3% <±5%

Le Gaz de Réglage Circule Pendant le Traitement d'ICP-CVD

Des films Déposés tels que le nitrure de Silicium et l'oxyde de silicium sont employés dans HBLEDS pour passiver les dispositifs finaux. Les méthodes Actuelles comprennent le traitement en lots PECVD qui a une charge typique jusqu'à de 8 x de 4" des substrats (et une charge beaucoup plus grande de 2" des substrats) avec un taux de croissance de 14-15 nm/min. le taux d'intérêt que Considérable récent ont été orientés sur le traitement unique du disque LED qui exige des tarifs de dépôt plus élevés de mettre à jour des conditions de débit. On le sait également que la température de dépôt doit également être maintenue aussi basse comme possible. Ces conditions limite probablement la capacité de PECVD conventionnels qui exigent des températures élevées et des tarifs de dépôt faibles afin de permettre au matériau de haute qualité d'être déposés, en accordant l'heure suffisante pour l'hydrogène excédentaire aux outgas du film croissant.

Nous avons déjà discuté que des films à haute densité peuvent être déposés à de basses températures (<150°C) utilisant la technique d'ICP-CVD mais avec des tarifs de dépôt particuliers de 8nm/min. Cependant le travail de développement récent à OIPT a réalisé des tarifs de dépôt beaucoup plus élevés de > 140nm/min aux mêmes basses températures, tout en mettant à jour la bons qualité de film, uniformité d'épaisseur de film et contrôle de stress de film. Ces progrès récents ont affiché la capacité d'ICP-CVD en réalisant les films de haute qualité à de basses températures avec le débit élevé. Les procédés plus élevés de tarifs de dépôt ont été réalisés en augmentant le mélange de flux d'alimentation électrique et de gaz d'ICP suivant les indications du schéma 6 ci-dessous. Le taux de flux de gaz pour le dépôt de Péché et2 de SiO ont été alors réglés afin d'ajuster l'Indice de réfraction (le schéma 7).

Le Schéma 6. Variation des tarifs de dépôt avec le gaz total circule pour le Péché d'ICP-CVDx déposé à 150°C

Le Schéma 7. Variation des tarifs de dépôt contre le gaz total circule pour ICP-CVD SiO2 déposé à 150°C

Répétabilité et Stabilité du Traitement d'ICP-CVD

Un des facteurs les plus importants d'un système de dépôt est la capacité de déposer le même film maintes et maintes fois. La répétabilité et la stabilité du procédé d'ICP-CVD dans lequel des tests ont été effectués par des tarifs de dépôt élevés déposants SiO2 (>140nm/min) à de basses températures (<150°C) sur des disques de 75 x de 100mm. Des Résultats sont affichés sur le schéma 8, 9, et 10 ci-dessous.

Le Schéma 8. Disque à la répétabilité de tarifs de dépôt de disque de <+/-2% avec l'uniformité d'épaisseur de film de <+/-3% plus de disque de 100mm

Le Schéma 9. Disque à la répétabilité d'Indice de réfraction de disque de <+/-0.3%

Le Schéma 10 : Répétabilité de stress2 de film d'ICPCVD SiO plus de 75 disques

Le Schéma 11 : Effet de flux phosphoreux de gaz sur des tarifs de dépôt d'ICP-CVD un-SI

Dépôt des Matériaux Utilisant le Traitement d'ICP-CVD

En plus de SiO2, les couchesxy ICP-CVD de SiONx et de Péché peuvent également être employées pour déposer d'autres matériaux tels que le silicium amorphe (non dopé et dopé) et le carbure de silicium.

Le silicium Amorphe est habituellement déposé utilisant le silane pur avec de petits flux de l'argon afin d'aider à heurter le plasma. L'hydrogène Supplémentaire est également employé afin d'améliorer la qualité de film. Des Dopants peuvent être ajoutés sous forme de phosphore et de bore afin de changer la conductivité de la couche qui est détail important dans des applications de photovoltaics. Le Schéma 11 ci-dessous l'effet du flux Phosphoreux sur des tarifs de dépôt pour ICP-CVD SI amorphe pose.

ICP-CVD peut également être employé pour déposer le carbure de silicium. Le Silane est normalement mélangé à du méthane et l'argon est également employé pour aider avec la frappe de plasma. L'Indice de réfraction du Code indicatif de sujet peut être ajusté en réglant le taux de flux de gaz du silane sur le méthane. Expositions du Schéma 12 et 13 la relation entre l'Indice de réfraction, le stress de film et le taux de méthane/flux gaz de silane.

Le Schéma 12 : Variation de l'Indice de réfraction avec le taux de méthane/flux gaz de silane

Le Schéma 13 : Variation de stress de film avec le taux de méthane/flux gaz de silane

Nettoyage de Plasma de Cavité et Traitement d'ICP-CVD

Dans ICP-CVD traitant, une part importante du temps d'outil est consacrée au nettoyage de plasma utilisant des gaz gravure pour nettoyer la cavité de processus. Il y a un certain nombre de gaz propres disponibles de tels CF4, CF38, CF26 et N-F3. Toutefois dans des nos cavités d'ICP nous utilisons nominalement SF6 dû à la capacité de réaliser des tarifs plus élevés gravure, des sous-produits plus propres et des procédés expérimentés gravure que nous avons modifiés afin de nettoyer avec succès à l'intérieur de la cavité. Les gaz Alternatifs que nous avons également utilisés sont des CF4 et CF.38

Les gaz propres si son SF6 ou CF4 est habituellement employé avec ou de l'O2 ou AUCUN2 afin de réduire les sous-produits formés après le propre. Le propre se compose utiliser l'alimentation électrique d'ICP et actionne également à l'électrode. Ceci est employé pour introduire le fluor afin de réaliser des vitesses plus rapides gravure. Un disque est également suggéré pour être mis sur la table afin de protéger la surface c.-à-d. réduisent au-dessus du nettoyage dans cette zone. Le temps de nettoyage de plasma et les intervalles de nettoyage dépend de la nature du dépôt. Par exemple si un film élevé de stress est déposé dans la cavité alors que le dépôt maximum avant que le nettoyage soit exigé est dû réduit au potentiel du film s'écaillant des parois de cavité sur l'échantillon.

Nettoyage de Plasma de Cavité et Recommandations Particulières d'Épaisseur

Des recommandations Particulières d'épaisseur et de nettoyage sont affichées ci-dessous.

  • Le Nettoyage devrait être effectué après >5microns de dépôt de film.
  • Le temps de Nettoyage est à la charge du type et de l'épaisseur de film déposés.
  • Le temps Particulier de nettoyage est 2hours 6-8 microns de dépôt de film.

Après une cavité de plasma propre il est important de faire fonctionner une recette de purge de pompe afin de réduire à un minimum des substances particulaires. Une séquence typique est affichée ci-dessous : -

Répétez 30 la purge de times/1min pump/1min2 N, 100sccm, 50mT/Loop

La Révision de la cavité est une étape importante afin de réaliser un procédé reproductible. Nous avons observé que ~0.5microns de dépôt est exigé pour la révision. Le Schéma 14 affiche comment les tarifs de dépôt et le réfringent du procédé stabilisent après un plasma de cavité propre et la révision de cavité.

Le Schéma 14 : Effet de cavité révisant sur la répétabilité de processus

Procédés de Traitement Préparatoire de Plasma

Un procédé de traitement préparatoire de plasma peut être appliqué à une surface particulière afin d'éviter le décollement des films déposés particulièrement quand le film relève d'une certaine thermique ou stress mécanique. La Bonne adhérence des films déposés sur le matériau fondamental dépend du type de surface et également du type de résidus sur la surface. Le plasma À Base D'Oxygène nettoient a l'effet plus grand en enlevant les résidus organiques attendu qu'un hydrogène le plasma que basé nettoient a l'effet plus grand enlever les résidus minéraux.

Si un matériau de substrat autre que le Silicium est utilisé comme la nitrure d'Arséniure de Galliums ou de Galliums un plasma pré le procédé de demande de règlement est essentiel pour réaliser bon filment des propriétés. Par exemple, l'adhérence et la qualité du film déposé peuvent être améliorées en appliquant un dépôt antérieur de processus pré propre basé de film d'hydrogène. Ceci a été effectué à l'aide de l'les ammoniums/plasma d'azote pré propre où les ammoniums dissocie dans l'azote et l'hydrogène et l'hydrogène donnant droit attaque la surface fondamentale donnant une surface hydrogénée qui fournit une bonne couche intermédiaire entre le film et le substrat. Le film déposé ultérieur affiche alors de bonnes propriétés de film telles que la bonne adhérence, les trous d'épingle faibles et les bonnes caractéristiques électriques.

Résumé

En cet article nous avons prouvé qu'ICP-CVD peut être employé pour déposer les matériaux variés comprenant SiO2, Péchéx, un-SI et Code indicatif de sujet. À l'aide des films de haute qualité de technique d'ICP-CVD sont déposés avec le plasma à haute densité, les pressions faibles et les températures de dépôt qui a comme conséquence la contamination réduisante à un minimum de film, introduisant la stoechiométrie de film, réduisant des dommages causés par les radiations par interaction directe d'ion-surface, et éliminant la dégradation de dispositif aux températures élevées.

Source : « A inductivement accouplé la déposition en phase vapeur de plasma (ICP-CVD) » par Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford.

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît la Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford.

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

Last Update: 24. September 2013 05:40

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