Берлин Е. - Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок

те ал в и технологии Е. БЕРЛИН, С, ДБИНИН, Л. СЕЙДМАН Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок ТЕХНОСФЕРА Москва 2007 Содержание Введение. Литература к главам 1 — 3, .31 32 18ВХ: 978-5-94836-134-5 Берлин Е.В., Дввиии С.А., Сейдмаи Л.А. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок Москва: Техвосфера, 2007. — 176с., 4с. цв.

вклейки 1ЯВ1ч: 978-5-94836-134-5 В книге обобщено современное состояние одной из отраслей производства изделий электронной техники: вакуумной технологии нанесения и травления тонких пленок. Книга содержит подробное описание магнетронных напылительных установок, плазмохимических установок для травления тонких пленок и технологических особенностей их использования. Описаны математические модели, способы управления и примеры использования реактивного магнетронного напыления, принципы построения и применения среднечастотных источников питания для реактивного магнетронного напыления.

Приведены теоретические основы и физические принципы конструирования нового типа источника высокочастотного разряда низкого давления для ионного или плазмохимического травления тонких пленок и/или их стимулированного плазмой осаждения. Книга рассчитана на специалистов научно-исследовательских лабораторий, конструкторских бюро и производственных подразделений предприятий, занимающихся разработкой и изготовлением различных изделий электронной техники и оборудования для их производства.

© 2007, Е.В. Берлин, С,А. Двинин, Л.А. Сейдман © 2007, ЗАО «РИЦ «Техносфера», оригинал-макет„ оформление ЧАСТЬ 1. НАПЫЛЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК..........................11 Глава 1. Технологические особенности нанесения резистивных слоев. ...............................

1 1 1.1 Резисторы из силицидов тугоплавких металлов..........11 1.2. Способы получения резистивных слоев из силицидов угоплавкнх металлов .. ..15 1.2.1. Термическое испарение из жидкой фазы ..........15 1.2.2. Термическое «взрывное» испарение ..................16 1.2.3. Ионное распыление............................................16 1.2.4. Магнетронное распыление .................................17 Глава 2.

Технологические особенности нанесения металлизации ГИС 18 2.1. Виды металлизации ГИС.............................................18 2.2, Способы получения металлизации ГИС.........„„„,.....21 2.2.1. Термическое испарение из жидкой фазы,.„„....21 2.2.2. Электроннолучевое испарение...........................21 2.2.3.

Магнетронное распыление......................„„„„...22 Глава 3. Устройство магнетронного источника распыления ........,23 3.1. Принцип действия магнетронного источника распыления . ......23 3.2. Особенности вакуумной откачки магнетронных установок ............................................. 29 Глава 4. Способы получения равномерного нанесения пленки из протяженного магнетронного источника..............„ 4.1. Влияние соотношения размеров магнетрона и подложки. (4 ср 4.2. Влияние неоднородности магнитного ноля ...............33 4,3, Влияние положения анодов на равномерность толщины пленки .

.34 4.3.1. Влияние расстояния анод — катод...................... 34 4.3.2. Влияние анодов, противолежащих поверхности мишени.. .35 4.3.3. Влияние симметрии расположения анодов.......36 4.4. Дополнительные причины неравномерности при реактивном распылении .......................................38 4.4.1. Влияние состояния поверхности анода ............. 38 4.4.2. Влияние соотношения длин протяженного магнетрона и рейки подачи реактивного газа.... 39 4.4.3. Выравнивание неоднородностей нанесенной пленки локальной регулируемой подачей азота или аргона . .39 Глава 5. Процесс реактивного магнетронного распыления со среднечастотным источником питания магнетрона ....42 5.1. Причины пробоев на катоде при реактивном магнетронном распылении..........................................42 5.2.

Подавление пробоев на катоде с помощью импульсного СЧ ИП .. ..46 5.3. Процессы в плазме среднечастотного разряда ...........48 5.4. Влияние импульсного СЧ ИП на скорость осаждения пленки .. 5.5. Работа ИП при возникновении дуги........................... 5.5.1. Способы обнаружения пробоя .........................., 5.5.2. Влияние времени задержки выключения ИП после пробоя на стабильность реактивного процесса напыления ...........................................56 5.5.3. Влияние времени выключения импульсного СЧ ИП после пробоя на стабильность реактивного процесса напыления ....................., 51 56 56 57 5.6, Причины пробоев на аноде при реактивном магнетронном разряде и их устранение ....,....... 5.6.1.

Причины пробоев на аноде. Проблема «исчезающего» анода ................................ ....58 ....58 Литература к главе 4 .. ..40 срр 5.6.4. Распыление с дополнительным анодом.............б1 Лййература к главе 5 ...............................................................62 ..65 установки для нанесения многослойных покрытий ..68 6.2.1. Установка «Каролина Д-12А».............................69 6.2.1.1. Рабочая камера установки ......................69 6.2.1.2. Стойка питания и управления ................ 70 6.2.2. Установка «Каролина Д-12Б»,,....,.,....................71 6.2.3. Особенности установки «Каролина Д-12Б1».....72 6.2.4.

Особенности установки «Каролина Д-12В» ......73 Литература к главе 6 .. резистивного слоя на магнетронной установке..........78 поверхностного сопротивления пленки ............ 79 5.6.2 Дуальное магнетронное распыление.... 5.6.3. Пакетное импульсное распыление...... Глава 6. Магнетронные напылительные установки предприятия 000 «Эсто-Вакуум» 6.1.

Ранее выпускавшиеся магнетронные напылительные установки «Каролина Д-10» и «Каролина Д-10 К». 6.2. Современные магнетронные напылительные 6.2.5. Технологическое применение описанных магнетронных установок ........................... 6.3. Резюме по напылительным установкам............. Глава 7. Технологические особенности нанесения различных слоев на магнетронной установке ............................... 7.1. Технологические особенности нанесения 7.1.1. Подготовка новой мишени из силицидного сплавакработе 7.1,2. Особенности проведения процесса нанесения резистивного слоя....................... 7.1.3.

Получение заданной величины 7.2.4. Стабилизация поверхностного сопротивления резистивного слоя 7.2. Технологические особенности нанесения металлизации на магнетронной установке. ..75 ..75 ..77 «»р 7) ..... 138 ..83 ..89 Литература к главам 12 — 17 .. 146 .. 155 .....157 Литература к главе 18. 159 160 160 121 123 125 165 Глава 8. Предотвращение появления следов электрических разрядов на металлической пленке, нанесенной с помощью магнетрона. Литература к главе 8 Глава 9. Способы управления процессом реактивного магнетронного распыления с помощью вольтамперных характеристик разряда .............. Литература к главе 9 .

Глава 10. Моделирование процесса реактивного нанесения .......101 Литература к главе 10. 109 Глава 11. Получение чередующихся слоев различных диэлектриков на основе кремния в одном процессе на магнетронной установке.............. Литература к главе 11. ЧАСТЬ 2. ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ...... Введение Глава 12. Физические процессы и модели высокочастотного разряда низкого давления ..................................,.....

12.! . Баланс заряженных частиц в плазме ................. 12.2. Баланс энергии электронов в плазме .... Глава 13. Различные способы возбужления ВЧ поля в плазме ....! 28 13.1. Днодный емкостной плазменный реактор...,..........128 ! 32. Источники на инлуктивно связанной плазме......... 129 13.3. Источники на поверхностных волнах .....................! 31 13.4. Источники на электронном циклотронном резонансе(щ 12е). 13.5.

Источники на геликонах......................................... Глава 14. Импеданс емкостного ВЧ-разряда низкого давления .. 133 Глава 15. Свойства слоя пространственного заряда..................... 135 Глава 16. Возбуждение ВЧ поля в ТСР-разряде.... Глава 17. Распределение плотности электронов в плазме............!44 Глава 18. Ранее выпускавшаяся установка для реактивного ионно-плазменноготравления «Каролина РЕ-4» (ЭРА-3М, ЭРА-4)..............................149 18.1. Разработка ТСР-нсточника .....................................150 18.2.

Устройство установки .............................................. 151 18.3. Рабочая камера установки ....................................... 152 18.3.! Вакуумная и газовая системы установки ........153 ! 8.4. Стойка питания и управления установки ............... 154 18.5. Работа установки. 18.6. Применение установки в технологии изделий микроэлектроники................... Глава 19. Шлюзовая установка плазмохимического травления «Каролина РЕ-!1», 19.1 Устройство установки 19.2. Работа установки. 161 19,3. Размещение имонтажустановки............................163 19.4. Применение установки «Каролина РЕ-11»... „.......163 Глава 20. Шлюзовая установка плазмохимического травления «Каролина 15»..

Глава21. Плазменно-стимулированное осаждение слоев из газовой фазы (РСЪ'13) с применением генератора высокоплотной плазмы типа трансформаторно-связанной плазмы (ТСР)........,.......170 Введение Тенденции развития мирового рынка электронной техники, а также экономические аспекты полупроводникового производства ведут к увеличению степени интеграции полупроводниковых приборов на поверхности подложек.

Степень интеграции в свою очередь напрямую связана как с увеличением диаметра применяемых в производстве пластин, так и с уменьшением геометрических размеров полупроводниковых приборов на их поверхности. Сегодня размеры используемых подложек возросли до 300 мм, а степень интеграции выросла до одного миллиарда полупроводниковых приборов на одной пластине и более.

Размеры элементов, формируемых на пластине, в серийном производстве уменьшились до 0,09 мкм. С повышением требований к выпускаемой продукции растут соответственно требования к технологическим процессам, применяемым в производстве. Современная электроника давно уже отошла от производства сложных и умных аппаратов на дискретных элементах. Это связано с тем, что дискретные элементы уже не могут обеспечить достижение часто противоречащих друг другу требований: увеличение сложности аппарата и участие огромного числа компонентов, снижение массы аппарата, повышение его быстродействия и надежности.

Совмещение этих противоречивых требований стало возможным только фактически в новой отрасли техники — микроэлектронике. В микроэлектронике с помощью современных научных и технологических достижений создаются миниатюрные высоконадежные и экономически выгодные электронные устройства. Основной элементной базой микроэлектроники являются уже не отдельные компоненты, а интегральные схемы (ИС), представляющие собой функциональные микроминиатюрные узлы электронной аппаратуры.