Miglioramenti nuovi plasma accoppiato induttivamente - Chemical Vapour Deposition (ICP-CVD) Processo di Oxford Instruments Tecnologia dei plasmi

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Piastre nuova trasmissione Migliorare uniformità dello spessore di ICP-CVD Depositata Films

Miglioramenti di processo sono stati compiuti anche in che ha migliorato l'uniformità dello spessore del film è stato realizzato sulla base della nostra nuova progettazione hardware brevettato. Il design nuovo hardware consente inoltre all'utente la possibilità di depositare strati su aree più estese, con eccellente uniformità dello spessore del film. Il design brevettato hardware è basato su un nuovo design doccia stile che noi chiamiamo un piatto di trasmissione. La piastra di trasmissione viene posto nella camera e si siede tra la sorgente al plasma ad alta densità e il substrato.

La piastra di trasmissione è stata ottimizzata regolando le dimensioni dei fori e distribuzione al fine di ottenere il massimo miglioramento dello spessore del film. La piastra di trasmissione è realizzata in lega di alluminio 6082 con uno spessore sufficiente a mantenere la piastra vicino alla temperatura della camera per conduzione laterale, anche se in esecuzione con elevate potenze di ICP. Si è constatato che per raggiungere lo spessore "migliore" uniformità film di nitruro di silicio e ossido di silicio deposizioni erano necessari due diverse varianti dei piatti.

Figure 1 e 2 (sotto) mostrano due piastre di trasmissione diversi per un ICP180 fonte.

Figura 1. Immagine del fornello a gas silano e la trasmissione piastra del gas all'interno della camera di processo durante un processo al plasma

Figura 2. Due piastre di trasporto del gas. (A) piastra di Trasmissione 1 è ottimizzato per depositare SiO _2. (B) piastra di Trasmissione 2 è ottimizzato per depositare _x SiN

La figura 3 mostra un piatto di trasmissione più grande che è necessario per l' ICP380 sorgente per depositare ICP-CVD film con supporti fino a 300 mm con eccellente uniformità dello spessore del film.

Figura 3. Piastra di trasmissione usato con la fonte ICP380

Miglioramento delle prestazioni film con ICP-CVD Sistemi da Oxford Instruments

Figura 4 e 5 mostra un esempio di distribuzione SiN spessore del film _x 100 mm e più di wafer di silicio da 200 mm, utilizzando un ICP180 e un ICP380 fonte rispettivamente. Oxford Instruments 'ICP-CVD sistemi offrono questi miglioramenti di processo, e gli utenti saranno inoltre in grado di aggiornare facilmente i loro attuali ICP-CVD sistema al fine di poter ottenere prestazioni ancora migliori cinema.

Figura 4. ICP-CVD SiN _x spessore uniformità film di oltre 100mm con un System100 con una fonte di ICP180

Figura 5. ICP-CVD SiN _x spessore uniformità pellicola oltre 200 millimetri con un System100 con una fonte di ICP380

Tipico film di uniformità dello spessore delle prestazioni per deposizioni a bassa temperatura dipende anche dalla fonte ICP utilizzato. La tabella 1 mostra i diversi uniformità dello spessore del film a seconda della sorgente ICP.

Tabella 1. Tipiche ICP-CVD uniformità dello spessore del film

Durante il controllo dei flussi di gas ICP-CVD di elaborazione

Film depositati come il nitruro di silicio e ossido di silicio vengono utilizzati in HBLEDS a passivarsi i dispositivi finali. Gli attuali metodi includono l'elaborazione in batch PECVD che ha un tipico carico di fino a 8 x 4 "substrati (e un carico molto più grande di 2" substrati) con un tasso di crescita di 14-15 nm / min. Notevole interesse di recente sono state indirizzate verso singolo wafer a LED, che richiede l'elaborazione dei tassi di deposizione superiore a mantenere i requisiti di throughput. E 'noto anche che la temperatura di deposizione deve essere mantenuto il più basso possibile. Questi requisiti limita la capacità di PECVD convenzionali, che richiedono alte temperature e bassi tassi di deposizione al fine di consentire materiale di alta qualità ad essere depositati, probabilmente attraverso il tempo sufficiente per l'idrogeno in eccesso per degassamento del film in crescita.

Abbiamo già discusso che i film ad alta densità possono essere depositati a bassa temperatura (<150 ° C) utilizzando l' ICP-CVD tecnica, ma con tassi di deposizione tipico di 8nm/min. Tuttavia il lavoro di sviluppo recente OIPT ha raggiunto tassi di deposizione molto più alti di> 140nm/min alle temperature stesse bassa, pur mantenendo una buona qualità del film, l'uniformità spessore del film e controllo dello stress pellicola. Questi progressi recenti hanno dimostrato la capacità di ICP-CVD per ottenere film di qualità elevata a basse temperature, con elevato throughput. Più alto è il tasso di processi di deposizione sono stati raggiunti aumentando la potenza ICP e il flusso miscela di gas, come mostrato in figura 6. Il rapporto di flusso del gas per il peccato e SiO ₂ deposizione sono stati quindi corretti al fine di regolare l'indice di rifrazione (figura 7).

Figura 6. Variazione della velocità di deposizione con i flussi di gas totale per ICP-CVD _x SiN depositato a 150 ° C

Figura 7. Variazione della velocità di deposizione contro i flussi di gas totale per ICP-CVD SiO ₂ depositato a 150 ° C

Ripetibilità e stabilità di ICP-CVD di elaborazione

Uno dei fattori più importanti di un sistema di deposizione è la capacità di depositare lo stesso film più e più volte. La ripetibilità e la stabilità del ICP-CVD processo in cui i test sono stati effettuati mediante il deposito di deposizione in alto tasso di SiO ₂ (> 140nm/min) a bassa temperatura (<150 ° C) su 75 wafer x 100mm. I risultati sono mostrati in figura 8, 9 e 10.

Figura 8. Wafer di ripetibilità tasso di deposizione di wafer <+ / -2% con uniformità dello spessore del film di <+ / -3% sul wafer di 100 millimetri

Figura 9. Wafer di ripetibilità wafer indice di rifrazione del <+ / -0,3%

Figura 10: ICPCVD SiO ₂ ripetibilità lo stress oltre 75 film di wafer

Figura 11: Effetto del flusso di gas al fosforo su ICP-CVD a-Si velocità di deposizione

Deposizione di materiali con ICP-CVD di elaborazione

Oltre a SiO _2, SiO _x N _y e SiN _x strati ICP-CVD può essere utilizzato anche per depositare altri materiali come il silicio amorfo (non drogato e drogato) e carburo di silicio.

Silicio amorfo è generalmente depositati utilizzando silano puro con piccoli flussi di argon al fine di contribuire a colpire il plasma. Ulteriori idrogeno è utilizzato anche per migliorare la qualità del film. Droganti possono essere aggiunti in forma di fosforo e boro al fine di modificare la conducibilità dello strato che è particolarmente importante nelle applicazioni fotovoltaiche. Figura 11 sotto l'effetto del flusso di fosforo sulla velocità di deposizione per ICP-CVD strati amorfi si.

ICP-CVD può essere utilizzato anche per depositare carburo di silicio. Silano viene normalmente miscelato con il metano e l'argon è utilizzato anche per aiutare con sorprendente plasma. L'indice di rifrazione del SiC può essere regolata modificando il rapporto tra il flusso di gas silano a metano. Figura 12 e 13 mostra la relazione tra indice di rifrazione, lo stress del cinema e metano / silano rapporto flusso del gas.

Figura 12: Variazione dell'indice di rifrazione con il metano / silano rapporto flusso di gas

Figura 13: Variazione di stress film con metano / silano rapporto flusso di gas

Camera di pulizia e Plasma ICP-CVD di elaborazione

In ICP-CVD di elaborazione, una parte significativa del tempo strumento è dedicato alla pulizia al plasma con gas incisione per pulire la camera di processo. Ci sono una serie di gas pulito disponibili, CF _4, C ₃ F _8, C ₂ F ₆ e NF _3. Tuttavia nel nostro camere di ICP abbiamo nominalmente uso SF ₆ grazie alla capacità di raggiungere più elevati tassi di incisione, più pulito da prodotti e processi di incisione con esperienza che abbiamo modificato in modo da pulire con successo all'interno della camera. Gas alternativi che abbiamo anche utilizzati sono CF ₄ e C ₃ F _8.

I gas pulito se la sua SF ₆ o CF ₄ di solito è usato con ₂ O o N ₂ O in modo da ridurre la formazione di prodotti dopo la pulizia. La pulizia consiste nell'utilizzare la potenza ICP e anche il potere per l'elettrodo. Questo è utilizzato per promuovere il fluoro al fine di raggiungere tassi di attacco più veloce. Un wafer è anche suggerito di essere immessi sul tavolo al fine di proteggere la superficie cioè ridurre più di pulizia in questo settore. Il plasma pulizia tempo e gli intervalli di pulizia dipende dalla natura della deposizione. Per esempio, se un film stress elevato si deposita nella camera poi la deposizione massimo prima della pulizia è necessaria è ridotta a causa del potenziale del film sfaldamento dalle pareti della camera sul campione.

Camera di pulizia al plasma e linee guida spessore tipici

Spessore tipico e le linee guida di pulizia sono riportati di seguito.

• La pulizia deve essere effettuata dopo 5microns> di deposizione di film.
• Tempo di pulizia dipende dal tipo e spessore del film depositato.
• Tempo di pulizia tipico è due ore per 6-8 micron di deposizione di film.

A seguito di una camera di plasma pulito è importante eseguire una ricetta purga pompa al fine di minimizzare particolato. Una sequenza tipica è la seguente: -

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

Condizionamento della camera è un passo importante per ottenere un processo ripetibile. Abbiamo osservato che 0.5microns ~ di deposizione è necessaria per il condizionamento. Figura 14 mostra come la velocità di deposizione e di rifrazione del processo di stabilizza dopo un plasma da camera pulita e condizionata da camera.

Figura 14: Effetto del condizionamento della camera di ripetibilità di processo

Plasma processi di pretrattamento

Un pre-trattamento al plasma processo può essere applicato ad una superficie particolare al fine di evitare delaminazione del film depositati soprattutto quando il film arriva in alcune sollecitazioni termiche o meccaniche. Buona adesione del film depositati sul materiale sottostante dipende dal tipo di superficie e anche il tipo di residui sulla superficie. A base di ossigeno nel plasma di pre-pulizia ha l'effetto maggiore nella rimozione di residui organici mentre un plasma di idrogeno basato PreClean ha l'effetto maggiore rimozione di residui inorganici.

Se un materiale diverso substrato di silicio viene utilizzato come l'arseniuro di gallio o di nitruro di gallio un pre processo di trattamento al plasma è essenziale per ottenere proprietà buon film. Per esempio, l'adesione e la qualità del film depositato può essere migliorata applicando una base pre idrogeno pulito deposizione di film prima del processo. Questa è stata effettuata utilizzando un ammoniaca / azoto plasma pre pulire dove il ammoniaca si dissocia in azoto e idrogeno e l'idrogeno che attacca la superficie sottostante dando una superficie idrogenati che fornisce un buon intercalare tra film e substrato. Il film mostra poi successivamente depositato proprietà buon film, come una buona adesione, fori bassa e buone caratteristiche elettriche.

Riassunto

In questo lavoro abbiamo dimostrato che ICP-CVD possono essere utilizzati per deposito di materiali vari tra cui SiO _2, SiN _x, a-Si e SiC. Usando il ICP-CVD film di alta qualità tecnica sono depositati presso plasma ad alta densità, pressioni e temperature basse deposizione che si traduce nel ridurre al minimo la contaminazione del cinema, promuovendo stechiometria pellicola, riducendo i danni da radiazione diretta interazione ione-superficie, ed eliminando il degrado dispositivo a temperature elevate .

Fonte: "plasma accoppiato induttivamente deposizione chimica da fase vapore (ICP-CVD)" di Oxford Instruments tecnologia al plasma .

Per ulteriori informazioni su questa fonte si prega di visitare Oxford Instruments tecnologia al plasma .