Диссертация (1144206), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Уплотнения между сопрягаемымиэлементамикамерыреактораизготовленыизэластомеровилиизфторопласта. (см. рис. 38)Столик (нижний электрод) оснащён контролем и поддержаниемтемпературы за счет циркуляции жидкости и ее нагрева/охлаждения втермостатическом узле (чиллере) установки. Для обеспечения теплопередачимежду столиком и пластиной (образцом) в пространство между тыльнойстороной пластины и поверхностью столика подается гелий при давлениипорядка 1 Torr.
Непосредственно сама пластина не находится на поверхностистолика, а монтируется в шлюзовой камере, в шаттл, в котором и остаётся навсем протяжении процесса. Шаттл перемещается в реактор с помощьюавтоматического манипулятора на столик, который является подвижным засчет сильфонного соединения.Поверхность столика электрически связана с ВЧ-генератором черезсхему согласования. Столик, таким образом, является емкостной RIEантенной.3.1.1 Зажигание плазмыКак было отмечено, зажиганиеплазмы осуществляется двумяспособами, а именно, емкостным и индукционным. Индуктивная связь сплазмой осуществляется за счет вихревых электрических полей и можетрассматриваться как трансформатор с одиночной вторичной обмоткой.Ввидубольшогоразмераантенныприменениепопулярнойвпромышленности частоты 13,56 MHz становится нежелательным из-заначала проявления волновых свойств излучения.
Это проявляется внеоднородности вклада мощности в разряд, что плохо сказывается наоднородности разряда. По этим причинам частота работы ICP генератораснижена до 2 MHz.87Мощность ICP генератора составляет 1 kW, сопротивление длиннойлинии 50 Ом. Схема согласования обеспечивает согласование с плазмой.При емкостном вкладе мощности в разряд при помощи нижнегоэлектрода используется более привычный в технике подобных установокгенераторпромышленнойчастоты13,56 MHz.Мощностьгенераторасоставляет 600 W.Комбинация этих двух методов вклада мощности в разряд удобна дляконтроля плотности плазмы или создания активных химических радикаловICPмощностьюсоднойстороныиконтроляэнергииионов,бомбардирующих поверхность, за счет RIE генератора, с другой стороны.3.1.2 Питание газами, EDP контрольУстановкаоснащенасистемойгазораспределения.Этасистемавключает 7 газовых линий (BCl3, Ar, N2, Cl2, SF6, CHF3, O2), часть из которыхиспользуется в процессах обработки и травления, а часть в процессах чисткии кондиционирования камеры.88Рисунок 38: Вид установки ICP-RIE в разрезе3.2Установка плазменного осаждения тонких диэлектрическихпленок с емкостным типом возбуждения газового разрядаВ работе для целей осаждения диэлектрических пленок SiN и SiO аравно и исследования воздействия разряда на структуры использоваласьустановка плазмохимического осаждения с емкостным типом возбуждениягазового разряда.
Анализ воздействия разряда именно на этой установке89обусловлен тем, что именно конфигурация и процессы в данной CCP(capacitively coupled plasma) установке влияют на структуру в первыемоменты, когда начинающая образовываться пленка еще не экранируетэпитаксиальную структуру от воздействия разряда.Конфигурация и технические решения этой установки являютсясамымираспространеннымиипозиционируютсяпроизводителямиоборудования как оптимальные в проблемах PECVD.
Схематическоеизображение поперечного сечения камеры установки CCP газового разрядапредставлено на рисунке 39.Разрядная камера не обладает явно выраженной асимметрией. Площадьподогреваемого столика примерно равна площади близко расположенногоплоскопараллельного душа. Межэлектродный зазор между заземленнымстоликом и ВЧ нагруженным душем составляет примерно 2 cm, что многоменьше диаметра самого столика (195 cm). Вследствие этого разрядоказывается достаточно симметричным и в установке даже не предусмотренмеханизм контроля напряжения автосмещения (DC bias).Сопла газового душа равномерно распределены по всей площади.Характерные давления, используемые для процессов, составляют 0,5-1 Torr, агазовые потоки (суммарные) около 1 slm. В этих условиях установкаукомплектована только одним механическим вакуумным постом (iH600).Установка укомплектована двумя генераторами ВЧ мощности. Первыйгенератор Cesar RF с фиксированной частотой генерации 13,56 MHz имаксимальной мощностью 300 W.
Схема согласования этого генератораизготовлена производителем установки специально для такого типа камеры.Отраженная мощность при согласовании режимов осаждения составляет неболее 1 – 2 W. Второй генератор Advance energy LF-5 имеет возможностьперестройки частоты. В настоящей работе в установке использоваласьчастота 100 kHz. Именно эта частота используется в процессе осаждения дляконтроля механического напряжения в осаждаемых пленках. Для развязки90генераторов в установке предусмотрена система фильтров, позволяющаяпрепятствоватьпроникновениюмощностиначастоте13.56 MHzвнизкочастотный генератор.Столик установки имеет контролируемый подогрев в диапазоне 30400 C. Тепловой контакт осуществляется только за счет непосредственногоконтакта пластины с поверхностью столика. Нагревом пластины мощностью,вкладываемой в разряд, можно пренебречь почти во всех случаях, так как вбольшинстве экспериментов и процессах осаждения эта мощность непревышает 20 W.
В экспериментах с вкладываемой мощностью (100-200 W)изменение температуры не исследовалось.Рисунок 39: Схематическое изображение поперечного сечения камеры установки CCPгазового разряда.3.3Лабораторная установка емкостного газового разряда cинтегрированным энергоанализаторомЭкспериментальнаяустановкаиспользуетсядляисследованияемкостного ВЧ разряда. Помимо определения основных характеристикразряда, таких как ВЧ ток и ВЧ напряжение позволяет также определить91функции распределения заряженных частиц, бомбардирующих электрод, поэнергиям.3.3.1 Разрядная камера и вакуумная системаСхема установки показана на рисунке 40 Разряд зажигается вцилиндрической камере 1, выполненной из нержавеющей стали, междудвумя плоскими алюминиевыми электродами 2 диметром==22.2 cm.Расстояние между электродами составляет 38 mm.
Нижний электродэлектрически соединён с камерой и заземлён. ВЧ напряжение подаётся наверхний электрод. В центре заземлённого электрода имеется сквозноеотверстие4диаметром1 mm,связывающееразряднуюкамерусвысоковакуумной камерой 3. В высоковакуумной камере располагаетсяэнергоанализатор 5, измеряющий спектр энергий заряженных частиц,попавших в него через отверстие 4. В установке предусмотрена возможностьзажигания разряда в различных газах. Для этого во время экспериментаосуществляется непрерывный напуск газа в разрядную камеру посредствомнатекателя 6. Для поддержания постоянного давления, газ в таком женепрерывномрежимеоткачиваетсяизразряднойкамерытурбомолекулярным насосом 7.
Откачка газа из высоковакуумной камерыосуществляется отдельным насосом 10. Между давлениями в верхней инижнейкамерах наблюдаетсяслабаясвязь, приэтом давление ввысоковакуумной камере оказывается на 2-3 порядка ниже, чем в разрядной.Давление газа в разрядной и высоковакуумной камерах измеряется припомощи вакуумметров 8,9.92Рисунок 40: Схема лабораторной установки с интегрированным энергоанализатором3.3.2 Электрическая схема установкиЭлектрическая схема установки представлена на рисунке 41. Сигнал,создаваемый ВЧ генератором Г4-158 (1) усиливается усилителем мощностиБРИГ-2 (2). Направленный ответвитель (3) служит для определениявкладываемой в разряд ВЧ мощности. Для этого, при помощи измерителяразности фаз ФК2-12 (4), измеряются напряжения идущей от генератора кразрядуиотраженнойразрядомэлектромагнитныхволн.Системасогласования (5) служит для приближения сопротивления реальной нагрузки(разряд и система согласования) к номинальному сопротивлению нагрузкиВЧ генератора. Для определения ВЧ напряжения приложенного к электродамиспользуется емкостной делитель (6).
Высокочастотный ток на верхнемэлектродеопределяетсяспомощьютрансформаторатока(7).Осциллограммы ВЧ тока и ВЧ напряжения наблюдаются и записываются спомощью осциллографа TDS3032B (8). Измерение ВЧ тока и ВЧ напряжениядаёт альтернативный способ определить вкладываемую в разряд ВЧмощность. В разрядном промежутке возникает асимметрия, посколькузаземлённый электрод соединён с камерой, и можно говорить о том, чтоэлектродыимеютразныеплощади.Дляизмерениянапряжения93автосмещения использовался вольтметр (9), а также фильтр нижних частот(10) для отсечки ВЧ составляющей напряжения.Рисунок 41: Электрическая схема установки. 1 – ВЧ генератор Г4-0158; 2 – усилительмощности БРИГ-2; 3 – направленный ответвитель; 4 – измеритель разности фаз ФК212; 5 – система согласования; 6 – емкостной делитель; 7 – трансформатор тока; 8 –осциллограф TDS3032B; 9 – вольтметр; 10 – фильтр низких частот.3.4Метод определения сопротивления омических контактов методомдлинной линии (TLM)В данной диссертационной работе для характеризации омическихконтактов применялся так называемый «метод длинной линии» - TLM [172].Измерения омического сопротивления сводятся к определению первойпроизводной ВАХ по напряжению при малых смещениях.
Однако при такомизмерении в измерительной цепи оказываются не только два сопротивленияконтакта (на катоде и аноде), но и сопротивление эпитаксиальной структуры.Непосредственно прямого измерения сопротивления контакта в методедлинной линии не существует. Вместо этого измерение сопротивленияпроизводятсянасерииучастковсразличнымисопротивлениямиэпитаксиальной структуры. В предположении, что сопротивление структурыпрямо пропорционально длине участка, а сопротивление контакта не зависит94от этой длины можно восстановить как сопротивление контакта, так исопротивление структуры.Рисунок 42: Тестовый элемент для определениясопротивления омических контактов TLMРисунок 43: Тестовый элемент дляметодом. Вид в разрезеопределения сопротивления омическихконтактов TLM методом.
Вид с верху(пунктирная линия изображает границумежприборной изоляции; желтыестрелки указывают измерении зондами)Измерения проводились на зондовой станции Hewlett Packard. Нарисунках №42 и №43 изображена HEMT структура со сформированнымиомическими контактами и вытравленной межприборной изоляцией для TLMметода (TLM модуль). Как можно видеть на рисунке 43 омические контактыимеют ширину W и зазор между контактами (L) линейно увеличиваетсяL1<L2<L3. Полное сопротивление Rt между двумя контактами с зазором Lможет быть определено как функция L.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
