Берлин Е. - Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок (1051243), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Особенности металлизацни СВЧ ГИС заключаются в повышенных требованиях к подслою многослойной металлизапии. Это связано с тем, что дорожки металлизации СВЧ ГИС представляют собой полосковые линии, в которых СВЧ-ток протекает, в основном, в слоях, близких к подложке. Наличие там подслоя с повышенным сопротивлением снижаетдобротносп СВЧ-схемы. В связи с этим необходимо делать подслой минимальной толщины, Еще лучше вообще исключить подслой из металлнзации СВЧ ГИС, повысив до необходимого уровня адгезию проводящего металла.
В этом направлении в настоящее время ведется много работ. Условием стабильной работы СВЧ-металлизации, для которой характерны дорожки малого сечения, является также отсутствие диффузионных процессов при нормальной температуре, сопровождаемых переносом металла вдоль токовой дорожки под действием электрического тока высокой плотности (электроми1рации). Наиболее популярные системы металлизации СВЧ: Сг-Со-М, Сг-Сц-Сг, У-Сц, У-А1, Тнрг-Ац и другие.
2.2.2. Электроннолучевое испарение Разновидностью метода термического испарения является зликтроннолучевое испарение. В этом методе разогрев испаряемого материала осуществляется электронной бомбардировкой. Электронно-лучевые испарители благодаря локальному плавлению навески позволяют устранить взаимодействие ее с материалом держателя навески (обычно тигель), поэтому тигли могут использоваться многократно. Концентрация в фокальном пятне электронного луча мощности порядка 10" Вт/см' дает возможность испарять тугоплавкие материалы.
При этом испаряемый материал практически не загрязняется материалом тигля, Выделяющаяся при торможении электронов энергия расходуется не только на испарение навески, но и на компенсацию тепловых потерь за счет излучения и теплопроводности тигля. Поэтому испарение нз неохлаждаемых тиглей происходит более интенсивно и прн меньшей мощности электронного луча, чем из охлаждаемых, но при этом не исключается взаимодействие расплава испаряемого материала с материалом тигля.
Поэтому испарение из неохлаждаемых тиглей применяется ограниченно. В охлаждаемом тигле вблизи его стенок образуется слой нерасплавляемого материала (автотигель), вследствие чего существенно снижаются загрязнения испаряемого материала всевозможными примесями. При нагреве испаряемого материала необходимо избегать электронной бомбардировки самого тигля, так как выделяющиеся при этом газы загрязняют пленку. Например, бомбардировка тигля электронным потоком мощностью около 200 Вт ведет к увеличению давления в вакуумной камере с 10 " до ! 0' мм рт. ст. за счет повышения парциальных давлений Х„СО, СО, и паров воды. Многие нз указанных трудностей можно устранить, если электронный луч фокусировать так, чтобы подлежащий испарению материал расплавлялся локально.
Тогда необходимость в применении тиг- С22 Часть 1 Глава 2 Технологические особенности нанесения металлизации ГИС лей отпадает, однако нужно постоянно перемешать луч по навеске Если же этого не делать, на навеске образуется кратер, увеличивается неравномерность потока испарившихся частиц, в результате чего не- равномерно формируется пленка л.2.3.
Магнетронное распыление С появлением и развитием магнетронных источников магнетронное распыление прочно вошло в практику получения металлизации современных гибридных интегральных схем Магнетронное распыление применяется в большом числе различных напылительных установок, как вновь разрабатываемых, так и модернизируемых вакуумных установках предыдущих годов выпуска Подробнее о магнетронном распылении и магнетронных установках будет рассказано в следующих главах ГЛАЗА 3 УСТРОЙСТВО МАГНЕТРОН НОГО ИСТОЧНИКА РАСПЫЛЕНИЯ 3.1. Принцип действия магнетронного источника распыления Магнетронными называются системы, в которых используются неоднородные скрещенные электрическое и магнитное поля Мапютронные распылительные системы получили свое название от СВЧ-приборов магнетронного типа, хотя, кроме наличия скрещенных электрического и магнитного полей, ничего общего с ними не имеют Электрические параметры разряда в магнетронной системе в значительной степени зависят от рабочего давления, величины и конфигурации мапппного поля, конструктивных особенностей распылительной системы [ Ц Магнетронные системы относятся к системам ионного распыления, в которых распыление материала происходит за счет бомбардировки поверхности мишени ионами рабочего газа (обычно аргона), образующихся в плазме аномального тлеюшего разряда Высокая скорость распыления, характерная для этих систем, достигается увеличением плотности ионного тока за счет локализации плазмы у распыляемой поверхности мишени с помощью сильного поперечного магнитного поля Принцип действия магнетронной распылительной системы показан на рис 3! Основными элементами устройства являются катод-мишень, анод и магнитная система Силовые линии магнитного поля замыкаются между полюсами магнитной системы Поверхность мишени, расположенная между местами входа и выхода силовых линий магнитного поля, интенсивно распыляется и имеет вид замкнутой дорожки, геометрия которой определяется формой полюсов магнитной системы С24 Часии 1.
Глооо 3. 3(ииройстоо иигиоииюииоао иеиииииого расимиоиии При подаче постоянного напряжения между мишенью (отрицательный потенциал) и анодом (положительный или нулевой потенциал) возникает неоднородное электрическое поле и возбуждается аномальный тлеюший разряд. Наличие замкнутого магнитного поля у распыляемой поверхности мишени позволяет локализовать плазму разряда непосредственно у мишени.
3 Рис. 3.1. Схема магнетронной распылительной системы с плоской мишенью: 1 — катод-мишень; 2 — магнитная система; 3 — источник питания; 4 — анод; 5 — траектория движения электрона; 6 — зона распыления; 7 — силовая линия магнитного поля Эмитированные с катода под действием ионной бомбардировки электроны совершают движение по замкнутым траекториям у поверхности мишени. Электроны оказываются как бы в ловушке, создаваемой с олной стороны магнитным полем, возврашающим электроны на катод, а с другой стороны — отрицательно заряженной поверхностью мишени, отталкивающей их.
Электроны совершают циклическое движение в этой ловушке до тех пор, пока не произойдет несколько ионизирующих столкновений с атомами рабочего газа, в результате которых электрон потеряет полученную от электрического поля энергию н диффундирует на границу плазмы по направлению к аноду.
Таким образом, большая часть энергии 22 С й ~ Л\Г 2ДДД~5 электрона, прежде чем он попадет на анод, используется на ионизацню и возбуждение атомов рабочего газа (чаше всего — аргона), что значительно увеличивает эффективность процесса ионизации и приводит к возрастанию концентрации положительных ионов у поверхности мишени. Это в свою очередь обусловливает увеличение интенсивности ионной бомбардировки мишени и значительный рост скорости распыления, а, слеловательно, и скорости осаждения пленки.
Средние скорости осаждения различных материалов с помощью магнетронной распылительной системы, имеющей плоскую дисковую мишень диаметром 150 мм при мощности источника 4 кВт и расположении подложки на расстоянии 60 мм от поверхности мишени, составляют от !0 до 70 нм/с. Следует отметить, что плазма разряда существует, в основном, в области магнитной ловушки в непосредственной близости от мишени, и ее форма определяется геометрией и величиной магнитного поля.
Создание магнитной ловушки у распыляемой поверхности мишени представляет собой простое, но весьма эффективное решение проблемы увеличения скорости распыления в плазменных распылительных системах. Но помимо этого достоинства магнетронная распылительная система обладает рядом специфических свойств, основным из которых является отсутствие бомбардировки подложки высокоэнергетическими вторичными электронами.
Известно. что при распылении материалов в плазме тлеющего разряда высокоэнергетические вторичные электроны с мишени являются основным источником нагрева подложек. В магнетронной распылительной системе вторичные электроны захватываются магнитной ловушкой и не бомбардируют подложку, что обеспечивает ее сравнительно низкую температуру. Источниками нагрева подложки в этой системе служат кинетическая энергия и энергия конденсации осаждаемых атомов, энергия отраженных от мишени нейтрализованных ионов и энергия ионов вторичной плазмы, а также излучение плазмы. Энергия конденсации составляет 3-9 эВ/атом, кинетическая энергия в зависимости от распыляемого материала от 5 (для алюминия) до 20 эВ/атом (для вольфрама), а излучение плазмы 2-10 эВ/атом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
