
- •«Национальный исследовательский ядерный университет «мифи»
- •Исследование методов нанесения покрытий в магнетронном и высокочастотном плазменных разрядах
- •Литературный обзор Физические принципы и виды вч разряда
- •Особенности tcp системы
- •Преимущества технологии
- •Экспериментальная часть Описание экспериментальной установки «Магнетрон»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «мифи»
Кафедра №21 “Физика Плазмы”
Отчет о учебно-исследовательской работе:
Исследование методов нанесения покрытий в магнетронном и высокочастотном плазменных разрядах
Студент |
Рябцев С.А. |
____________ |
|
Руководитель |
Д.ф.-м.н. проф. Писарев А.А. |
____________ |
|
Консультанты |
К.ф.-м.н. доц. Гаспарян Ю.М. |
____________ |
|
|
Студент Бернт Д.Д. |
____________ |
|
|
Зибров М.С. |
____________ |
Москва 2012
Оглавление:
Введение………………………………………………………………………………………3
Литературный обзор: ТСР источники плазмы …………………………6
Физические принципы и виды ВЧ разряда……………………………………….6
Особенности ТСР системы…...…………………………………………………………….8
Преимущества технологии……………………………………………………………...12
Экспериментальная часть: установка «МР-1». ……………………….13
Описание экспериментальной установки «Магнетрон»…………………13
Процедура проведения экспериментов ......……………………………………..17
Результаты и обсуждение…………………………………………………………..…...21
Заключение……………………………………………………….……………………….23
Список литературы….……………………………………….……………………….24
Введение
Тенденции развития мирового рынка электронной техники и полупроводникового производства ведут к увеличению степени интеграции гибридных и полупроводниковых интегральных схем. Степень интеграции, в свою очередь, напрямую связана как с увеличением диаметра применяемых в производстве подложек, так и с уменьшением геометрических размеров элементов полупроводниковых приборов на их поверхности. Сегодня размеры используемых подложек выросли до 300 мм, а степень интеграции выросла до одного и более миллиарда полупроводниковых приборов на одной подложке. Размеры элементов, формируемых на пластине, уменьшились до 0,06-0,1 мкм даже в серийном производстве.
При создании таких элементов после электронной литографии или фотолитографии высокого разрешения очень важно вытравливать их прецизионно с максимальной скоростью в направлении, перпендикулярном поверхности, и с минимальной скоростью в боковом направлении. Получение заданного рисунка таких малых размеров и требуемое анизотропное травление некоторых специальных материалов, применяемых в полупроводниковых приборах (SiO2, GaAs и т.д.), является задачей практически не разрешимой для процессов традиционного химического травления.
С этой задачей успешно справляется ионное травление. Однако из-за того, что приходится использовать высокие энергии ионов порядка 500-1500 эВ, глубина нарушенного слоя в полупроводнике достигает 20 нм [1], что резко ухудшает параметры полупроводникового прибора вплоть до полной потери работоспособности.
Достаточно большая скорость травления достигается благодаря химическому взаимодействию активированных частиц технологического газа с материалом подложки при ионной стимуляции этих процессов, сопровождаемых термической и ионной десорбцией продуктов реакции. В результате травления образуются летучие или слаболетучие продукты, удаляемые откачными средствами или ионной бомбардировкой. Высокая плотность ионного тока и его направленность перпендикулярно плоскости подложки позволяют получать анизотропные профили травления.
В настоящее время лидерство по-прежнему удерживают высокоэффективные системы обработки, использующие плазму, генерируемую в скрещенных электрическом и магнитном полях постоянной величины [2]. В последние годы возрос интерес к системам и методам, реализующим ионно-плазменную обработку при использовании резонансных явлений в ВЧ (1-100 МГц) и СВЧ (2,45 ГГц) плазме [3,4]. Обеспечивая генерацию плазмы высокой плотности (более 1011 см-3) и высокие скорости обработки, эти системы создают низкий уровень теплового и зарядового воздействия на обрабатываемые структуры. Они также обеспечивают высокую чистоту процесса, поскольку работают при сравнительно низких давлениях и сводят к минимуму возможность паразитного распыления элементов внутрикамерного устройства.
В подобных устройствах используются три основных принципа создания плазмы: устройства на электронном циклотронном резонансе ЭЦР (ECR) [3], геликонные источники плазмы [5], а также плазменные источники на индуктивносвязанном ВЧ разряде [6, 7].
ЭЦР источники позволяют получить однородную плазму в большом объеме при низком давлении газа, но они сложны вследствие необходимости создавать сильные магнитные поля, например 875 Гс для частоты 2,45 ГГц, и применять мощные генераторы электрического поля СВЧ диапазона. Также вследствие того, что длина волны излучения такой частоты меньше зоны обработки подложки (12 см в вакууме), имеются трудности с равномерностью обработки подложек большого диаметра.
Источники, использующие плазму, создаваемую распространяющимся в ней геликоном, имеют гораздо более низкую стоимость при сравнимых рабочих давлениях и плотностях плазмы, однако необходимость создавать даже более слабое (50-100 Гс) магнитное поле ведет к удорожанию установки и трудностям с получением однородной плазмы при увеличении размера обрабатываемых подложек. Поэтому в современных технологических установках все шире используются источники плазмы высокой плотности на основе ВЧИ разряда (ВЧ индукционного разряда), формирующие так называемую «трансформаторно-связанную (или индуктивносвязанную) плазму» (принятая латинская аббревиатура TCP, или ICP – Inductively Coupled Plasma). Действительно, TCP разряд позволяет травить материалы микроэлектроники с высоким разрешением (менее 0,1 мкм) и, кроме того, осаждать слои из парогазовых смесей (плазменностимулированный CVD-процесс) [5].