Параметры пленок диоксида кремния, полученных различными методами
-
Метод получения
t, ºC
, г/см3
Kпрел
Епроб, В/мкм
Vтр, нм/с
Nпор, (xок), см2 (мкм)
Термическое окисление Si
1000
2,25
1,46
1500
2
<10, (0,2)
Пиролиз тетраэта-оксисилана (ТЭОС)
700
22
1,46
1000
3
40, (0,4)
Окисление силана
400
2,1
1,44
800
5
60, (0,4
Плазмохимическое осаждение
200
2,3
1,47
450
15
20, (1.2)
Для получения пленок диоксида кремния используется реакция окисления кремнийорганического соединения гексаметилдисилоксана (ГМДС):
С6Н18OSi2 + 12O2 2SiO2 + 9H2O + 6CO2.
Скорость осаждения пленки диоксида кремния зависит от расходов ГМДС и кислорода, а также от температуры кремниевой подложки. Плазмохимическая установка позволяет производить очистку пластин непосредственно перед осаждением, например плазмохимическим травлением подложки в кислородной плазме.
4.2. Схема установки
С
хема
установки плазмохимического осаждения
УВП-4АМ пред- ставлена на рис. 4.1,
а схема коаксиального реактора установки
показана на рис. 4.2. Перед подачей рабочего
газа производится откачка реактора с
помощью форвакуумных насосов 1 (см. рис.
4.1). После достижения разряжения p
= 0.5 Па подключается ловушка с жидким
азотом и откачка продолжается с помощью
диффузионного бустерного насоса 2 до
разряжения p
= = 0.04 Па. Затем через измеритель расхода
3 и натекатель 4 в реактор подается
рабочий газ
сухой кислород, в котором с помощью
генератора высокой частоты 5 зажигается
плазма. При последующей подаче
гексаметилдесилоксана (ГМДС) происходят
его окисление и осаждение пленки диоксида
кремния.
Рис. 4.1. Схема установки плазмохимического осаждения
Р
ис.
4.2. Схема коаксиального реактора
Коаксиальный реактор (см. рис. 4.2) защищен колпаком 1, охлаждаемым водой, и имеет экран 2 для защиты оператора от СВЧ-облучения. Плазма зажигается между электродом 3 и подложкодержателем 4, на котором устанавливаются пластины кремния 5. Реагенты поступают через трубку подачи 6, продукты реакции откачиваются через откачной патрубок 7.
4.3. Порядок выполнения работы
1. Получить инструктаж по технике безопасности от руководителя работы.
2. Ознакомиться с установкой плазмохимического осаждения, её техническим описанием и характеристиками.
3. Получить от руководителя работы задание на режим плазмохими-ческого осаждения диоксида кремния.
4. Подготовить контрольные пластины кремния для плазмохимичес-кого осаждения.
5. Загрузить контрольные пластины на подложкодержатель с помощью пинцета.
6. Опустить колпак реактора и начать форвакуумную откачку.
7. По достижении разряжения 0.5 Па подключить ловушку с жидким азотом и начать откачку диффузионным насосом.
8. По достижении разряжения 0.04 Па произвести напуск кислорода и подключить генератор высокой частоты (ГВЧ).
9. Обработать пластины в плазме кислорода для очистки поверхности и продува.
10. Произвести напуск ГМДС и начать процесс осаждения пленки.
11. По окончании процесса последовательно отключить ГМДС, кислород и ГВЧ.
12. Произвести напуск азота под колпак и поднять его.
13. Перегрузить пластины с подложкодержателя в тару с помощью пинцета.
14. Измерить толщину полученной пленки цветовым методом.
15. Измерить пористость полученной пленки электрохимическим методом (рис. 4.3) в нескольких точках пластины.
16.
Рассчитать среднюю плотность пор и
оценить её разброс по пластине
Рис. 4.3. Схема измерения пористости электрохимическим методом:
1 – источник питания (18...20 В); 2 – микроскоп МБС с графитовым
электродом; 3 – электролитическая ванна с катодным электродом
17. Сравнить параметры пленок диоксида кремния, полученных методом плазмохимического осаждения и другими методами (см. табл. 4.1).