Плазменное осаждение диэлектриков PECVD и ICPECVD

Плазменное осаждение диэлектриков входит в ряд видов газофазного (или пиролитического) осаждения. Основой процесса газофазного осаждения всегда выступает газ – один или несколько, либо жидкий материал, который переносится потоком инертного газа в реактор, куда помещаются подложки. Конечный результат процесса – образование на подложке пленки нужной толщины.

Общее описание технологии

Все виды газофазного осаждения, включая PECVD и ICPECVD, особенно востребованы в индустрии производства полупроводников, поскольку гарантируют получение тонких пленок. В плазменном осаждении участвует газоразрядная плазма, ускоряющая скорость реакции прекурсоров. Такая технология имеет свои преимущества, в частности, повышение конформности слоя пленки.

Весь процесс можно разделить на шесть стадий:

• газофазное разложение;
• направление потока частиц материала к подложке;
• концентрация частиц у поверхности подложки;
• распределение (диффузия) вдоль всей поверхности;
• осаждение на поверхность;
• удаление побочных продуктов из реактора.

Газоразрядная плазма осуществляет разложение реакционного газа на активные радикалы даже при относительно низкой температуре (80-350°С). А плазменное осаждение в индуктивно-связанной плазме (ICPECVD) и вовсе позволяет снизить температуру подложки практически до комнатной.

Плазменное осаждение диэлектриков SiO2, Si3N4, SiOx, SiNy, SiOxNy, a-Si

Свыше 30 лет в промышленности для создания пассивирующих или маскирующих слоев применяется метод плазменного осаждения диэлектриков, основанный на емкостном высокочастотном разряде между параллельными электродами.

Один из электродов – подогреваемый, он электрически соединен с корпусом реактора. Второй электрод оснащается газовым душем для подачи смеси реакционных газов (прекурсоров). На него подается высокочастотное напряжение. Подложка устанавливается на первом электроде. Как только зажигается емкостной разряд, смесь прекурсоров разлагается на активные радикалы, ионы и электроны. Ионы и активные радикалы контактируют с поверхностью подложки, и в результате химической реакции образуется необходимое для пленки вещество в виде аморфного или поликристаллического слоя. Контроль над процессом может осуществляться при помощи токов высокой и средней частоты в режиме смешанного возбуждения. 

Особенности процесса PECVD:

• Диапазон давления в реакторе: 0.5-1.0 Торр.
• Реактор оснащается системой выравнивания давления с затвором переменного сечения.
• Плотность мощности: 0.02-0.1 Вт/см2.

Преимущества PECVD:

• В сравнении с иными методиками CVD температура в реакторе ниже.
• Частота плазменного разряда прямо влияет на внутренние напряжения получаемых покрытий.
• Контролировать свойства получаемой пленки можно посредством изменения параметров процесса.
• Широта осаждаемых материалов, включая SiO2, Si3N4, SiOx, SiNy, SiOxNy.

Плазмохимическое осаждение оксидов и нитридов кремния и его соединений

Диэлектрические пленки нитрида и оксида кремния отличаются рядом уникальных физических, химических и механических свойств. Пленки нитрида и диоксида кремния, полученные плазмохимическим осаждением, подходят для пассивации металлов с низкой температурой плавления, например, алюминия. Плазмохимический метод основан на реакции силана с аммиаком или азотом в тлеющем разряде при температуре 200...350°С. Так создаются пассивирующие слои на поверхности приборов.

Плюсы пленок оксидов и нитридов кремния и его соединений:

• стойкость к влаге, ионам щелочных металлов, диффузантам;
• хорошие электроизолирующие и диэлектрические свойства;
• химическая стойкость, в том числе в условиях высоких температур, химическая инертность;
• совместимость по КТР с полупроводниковыми подложками;
• высокая термостабильность.

Плазменное осаждение в индуктивно-связанной плазме (ICPECVD)

Методика предполагает использование плазмы, образуемой с помощью высокочастотного переменного магнитного поля. Она применяется для нанесения широкого спектра материалов на подложки и поверхности, не допускающие нагрева до высоких температур, и позволяет подобрать режимы низкотемпературного (до 50°С) осаждения:

• диэлектриков на основе кремния (SiO2, SiNx);
• аморфного и поликристаллического кремния;
• карбида кремния SiC.

Компания МИНАТЕХ представляет на рынке немецкого производителя SENTECH Instruments GmbH - одного из лидеров отрасли.