Навигация
Формирование диэлектрических слоёв
36539
знаков
4
таблицы
5
изображений
3.3 Формирование диэлектрических слоёв
Формирование диэлектрических слоев может происходить вследствие прямого химического взаимодействия компонентов окружающей (технологической) среды с атомами обрабатываемой подложки – структуры и как результат "принудительного" осаждения материала из внешней атмосферы при пиролизе, ионно-плазменном, плазмохимическом или ином методе активации образования новой фазы. Первый тип реакций характерен для системы Si – SiO2 активное взаимодействие кремния с кислородом обусловливает наличие на монокристаллах кремния естественного слоя диоксида толщиной (2-5) нм. Реакции второго типа позволяют формировать диэлектрические слои (например SiO2) не только на кремнии, но и на кристаллах других полупроводников, не имеющих собственных окислов с хорошими маскирующими свойствами, в частности Gе, GаАs и др.
3.3.1 Осаждение тонких плёнок в вакууме
Вакуумное напыление - относительно простой метод, который при выполнении определенных условий позволяет получать тонкие пленки различных материалов высокой чистоты и заданного структурного совершенства. Процесс заключается в генерации потока частиц, направленного на подложку, их конденсации и образования последовательности слоев пленочного покрытия (Рисунок 3).
Рисунок 3 – Схема термического испарения в вакууме: 1- колпак; 2 - нагреватель; 3 - подложкодержатель; 4 - подложка; 5 - заслонка; 6 - испаритель; 7 - уплотнительная прокладка; 8 - опорная плита установки
3.3.2 Ионное (катодное), ионно-плазменное, магнетронное и ионно-термическое распыления
При ионном процессе осаждения тонких пленок напыляемый материал используется в качестве катода в системе с тлеющим разрядом в инертном газе (Аг или Хе) при давлении 1-10 Па и напряжении в несколько киловольт.
Подложка, на которую напыляют пленку, располагается на аноде. Положительные ионы газа, возникающие в разряде, ускоряются по направлению к катоду и достигают его с большой энергией; ее возрастание происходит в прикатодной области (рисунок 4).
Рисунок 4 –. Схема ионного (диодного или двухэлектродного) распыления: 1- колпак; 2 - распыляемая мишень; 3-подложка; 4- подложкодержатель (анод); 5 - столб положительного заряда
В результате ионной бомбардировки материал катода (мишень) распыляется в основном в виде нейтральных атомов, но частично и в виде ионов. Распыленное вещество конденсируется на всей внутренней поверхности рабочей камеры, включая подложку - анод.
Достоинством диодного метода ионного распыления по сравнению с термовакуумным является то, что большая площадь мишени позволяет получать равномерные по толщине пленки на подложках любого диаметра, это обеспечивает реализацию группового автоматизированного метода осаждения слоев. Наряду с диодными существуют триодные системы, называемые также ионно-плазменными (Рисунок 5).
Рисунок 5. Схема триодного распыления: 1- колпак; 2 - катод - мишень; 3 - подложка; 4 - анод; 5 - термокатод
Магнетронные системы ионного распыления - это усовершенствованные диодные, в которых в прикатодной области, наряду с электрическим, существует кольцеобразное магнитное поле, и эти поля направлены перпендикулярно друг другу (Рисунок 6).
Рисунок 6 - Схема движения зарядов в (а) диодной и (б) магнетронной системах
Основными достоинствами этого метода осаждения металлов, полупроводников и диэлектриков являются высокая скорость напыления пленок с хорошей адгезией с подложками и минимальными загрязнениями фоновыми примесями.
Метод ионно-термического испарения - это комбинация термически стимулированного испарения вещества и ионного распыления, реализуемая в нескольких вариантах:
1) резистивное или электронно-лучевое испарение вещества с последующей ионизацией его паров в плазме рабочего газа;
2) испарение вещества разогревом в ВЧ - поле с одновременной высокочастотной ионизацией его паров.
В обеих схемах движение ионов испаряемого вещества к подложке и осаждение на ней обусловлены действием электрического поля между испарителем и подложкой. В зависимости от состава осаждаемых слоев, который можем быть достаточно сложным (например нитриды, карбиды и др.), их структуры и степени адгезионной связи с подложкой, к последней может прикладываться потенциал до 10 кВ. Наличие электрического поля высокой напряженности во время напыления позволяет осуществлять процесс с большими скоростями без нагрева подложек до высоких температур.
В заключение необходимо отметить, что универсальных методов осаждения тонких пленок для любых комбинаций материалов пленки и подложки с различными физико-химическими свойствами на сегодня не существует. Конкретный метод осаждения должен выбираться и отрабатываться по режимам и условиям проведения для данного типа микроэлектронного устройства в соответствии с его функциональным назначением. Выбор того или иного способа осаждения определяется заранее на этапах проектирования и моделирования технологии изготовления устройств с необходимым выполнением требований по химическому составу, чистоте, структуре, стехиометрии, морфологии поверхности и физическим свойствам пленок.
Похожие работы
... качества паяных соединений и электрических параметров в соответствии с п. 4 рекомендаций. После этого выполняем покрытие лаком (п.4 технических требований конструктора), сушку и контроль работоспособности готовой платы преобразователя влажности газа. На завершающем этапе после контроля необходимо клеймить плату краской ТНПФ-84 по ТУ 29-02-889-79 (п.6 технических требований конструктора). 7. ...
... -4002; 5) пинцет ППМ 120 РД 107.290.600.034-89; 6) тара АЮР 7877-4048. Суммарное оперативное время Топ = 2 мин. Комплект технологической документации на технологический процесс сборки и монтажа блока стробоскопического прибора приведен в приложении. 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧАСТКА СБОРКИ И МОНТАЖА Внедрение на предприятии механизированных, автоматизированных и автоматических поточных линий ...
... возможность ее сборки отдельно от других сборочных единиц. Технологическая схема сборки изделия является одним из основных документов, составляемых при разработке технологического процесса сборки. Расчленение изделия на сборочные элементы проводят в соответствии со схемой сборочного состава, при разработке которой руководствуются следующими принципами: схема составляется независимо от программы ...
... Применение многослойных конденсаторов с большим числом обкладок приводит к усложнению технологии, снижению надежности, электрической прочности конденсаторов и повышение их стоимости. Поэтому в пленочных микросборках в основном применяются лишь трехслойные конденсаторы. Все характеристики пленочных конденсаторов зависят от выбранных материалов. Диэлектрическая пленка должна иметь высокую адгезию ...
0 комментариев