3.2.3.Источники с индукционным нагревом

На рис. 9 схематически показан источник испарения с индукционным нагревом. Тигель обычно изготавливают из BN. В этом процессе также достигают высокой скорости осаждения.

Рис. 9. Источник испарения с индукционным нагревом. (Расплавленный Al находится в тигле из

диэлектрического материала BN.)

Его преимуществом перед электронно-лучевым испарением является отсутствие ионизирующего излучения. Так же как и при электронно-лучевом испарении, интенсивный ВЧ-нагрев мате­риала может привести к разбрызгиванию капелек расплавлен­ного металла на подложки. Другим недостатком такого процес­са испарения является необходимость использования тигля. Как и в случае электронно-лучевого нагрева, при индукционном на­греве могут испаряться сплавы А1 и другие металлы, совмести­мые с материалом тигля. Следует отметить низкую температуру процесса образования контакта пленки А1 к подложке из-за от­сутствия ионизирующего излучения во время процесса осажде­ния.

3.2.4. Ионное распыпение

Стандартный процесс ионного распыления нашел широкое применение в производстве ИС . Такие металлы, как Ti, Pt, Au, Mo, W, Ni и Со, легко могут быть распылены с исполь­зованием разряда постоянного тока или ВЧ-разряда в диодной системе. Распыление является физическим процессом, включаю­щим ускорение ионов, обычно Аг+, посредством градиента по­тенциала и бомбардировку этими ионами мишени или катода. За счет передачи импульса мишени приповерхностные атомы материала мишени испаряются и переносятся в виде пара на подложки, на которых происходит рост пленки. Для распыле­ния диэлектриков (А1203 или Si02) необходимо использование источника ВЧ-энергии, тогда как проводящие материалы могут быть распылены с применением любого источника энергии. Алюминий трудно распылять обычным способом, поскольку окисляющие реагенты в остаточном газе образуют стабильный окисел на его поверхности в процессе воздействия ионов. Для увеличения плотности ионного тока на поверхности мишени не­обходима высокая плотность электронов в разряде, и за счет этого предотвращается образование окисла. Высокую плотность можно достичь путем введения дополнительного разряда, как при трехэлектродном распылении, или посредством исполь­зования магнитных полей для захвата электронов и увеличения их ионизирующей эффективности, как это происходит при магнетронном распылении.

Ионно-лучевое распыление также можно использовать для распыления различных металлов и диэлектриков. При этом поток энергии к мишени можно видоизменить посредством неза­висимого изменения ионного тока и энергии. Более того, по­скольку мишень расположена в камере при более низком дав­лении, чем при других методах распыления, большее количество распыленного вещества переносится на подложку и достигается меньшая степень внедрения ионов остаточного газа в осаждае­мую пленку. Системы ионно-лучевого распыления для металли­зации большого количества кремниевых пластин пока еще не разработаны.

Следует отметить некоторые особенности процесса ионного распыления:

1) возможность осаждения пленок сплавов, состав которых подобен составу мишени; 2) внедрение Аг (~2%) и фонового газа (~1%) в пленку; 3) нагрев подложек в обычных диодных системах до значительной температуры (~350°С) вторичными электронами, испускаемыми мишенью. Часто под­ложки подвергают воздействию ВЧ-разряда, что приводит к бомбардировке их ионами. Если энергия ВЧ-разряда подведена перед операцией осаждения, процесс называют ионным травле­нием. За счет ионного травления могут быть удалены ос­таточные окисные и другие пленки из окон и улучшен контакт между пленкой металла и вскрытыми областями. При приложе­нии энергии ВЧ-разряда во время осаждения пленки процесс называют распылением со смещением. Приложение смеще­ния позволяет улучшить качество пленки, воспроизводящей ступенчатый рельеф поверхности, или сгладить топологический рельеф схемы. Распыление с приложенным смещением пленки SiO₂ приводит к выравниванию поверхности кремниевых плас­тин перед осаждением металла.