Урок Плазмохимическое осаждение SiO2

При плазмохимическом осаждении ( ПХО ) SiO₂ происходит разложение сложных кремнийсодержащих соединений под действием высокочастотного ( ВЧ ) разряда, образующего в газовой среде при пониженном давлении низкотемпературную кислородную плазму.

Температура процесса более низкая, чем при пиролитическом осаждении SiО₂, поэтому получаемый оксид кремния можно использовать для пассивации поверхности ИМС ( защиты от внешних воздействий ), т.к. при осаждении такого окисла не происходит взаимодействия кремния с металлом межсоединений, а созданные в полупроводниковой пластине области р- и n- типа проводимости не увеличивают своих размеров.

В качестве рабочих газов используют соединения кремния и окислители:

или

Скорость осаждения SiO₂ в этом методе составляет 0,1 - 10 мкм/час. Осажденные пленки отличаются от пленок, полученных без плазмы, большей плотностью, лучшей адгезией, низким уровнем механических напряжений. Однако они имеют остаточный заряд.

Схема реактора установки для ПХО

1. - вакуумная камера

2. - подложкодержатель

3. - п/п пластины

4. - штыревые электроды

5. - газораспределитель

6 - инфракрасный нагреватель

ПХО проводят в установках серии УВП.

Подложкодержатель выполнен в виде вращающейся пирамиды из дюралюминия, на внутренней поверхности которой крепятся пластины. Плазма зажигается между штыревыми электродами, включенными в сеть ВЧ- генератора. Газовую смесь подают через газораспределитель. Нагрев пластин осуществляется системой ИК- ламп.

Урок Плазмохимическое травление ( пхт )

При изготовлении ИМС высокой степени интеграции ( БИС и СБИС ), размеры элементов которых достигают 0,5 - 1,0 мкм, жидкостные методы травления не могут быть использованы из-за их недостатков. Более эффективны при этом «сухие» методы обработки, основанные на взаимодействии газоразрядной плазмы с поверхностным слоем подложек.

При «сухих» методах нет бокового подтравливания, характерного для химического жидкостного травления, поэтому клин травления уменьшается ( или вообще отсутствует ), и вертикальный профиль рельефного рисунка элементов приближается к идеальному, т.е. процесс ПХТ - анизотропен.

Кроме того, «сухое» травление слабо зависит от адгезии фоторезиста к подложке и после снятия фоторезиста не требуется проведения операций промывки и сушки пластин.

ПХТ основано на химическом разрушении технологического слоя, нанесенного на подложки, ионами химически активных газов, образующихся в газоразрядной плазме и обладающих большой реакционной способностью.

В качестве рабочего газа обычно используют галогеносодержащие газы, например, фреон-14 CF₄.

В плазме фреона-14 образуются химически активные частицы - возбужденный атом фтора F* и положительно заряженный ион CF₃⁺ :

CF₄ + e → CF₃⁺ + F* + 2 e

Травление кремния и его соединений сопровождается реакциями:

Чтобы происходило анизотропное травление, давление в реакторе должно быть не более 10 Па. Для разбавления и обеспечения требуемых параметров травления в плазму дополнительно вводят кислород, аргон, азот. Присутствие в плазме кислорода повышает скорость ПХТ и способствует очистке поверхности от органических загрязнений.

Схема реактора для ПХТ

1. - верхний электрод

2. - п/п пластины

3. - нижний электрод

В реакторе ВЧ-полем возбуждается газоразрядная плазма между двумя параллельными электродами, расположенными на расстоянии 15 - 40 мм друг от друга. Пластины находятся в области газового разряда. Для равномерного травления подложкодержатель вращают с частотой 0,1 об./сек.

Контролируют: величину наклона профиля травления и отклонение размеров, наличие сыпи и матовости на обработанной поверхности.