Тонкослойные материалы в современных ИМС. Важная особенность тонкослойных материалов для технологии ИМС. Физико-химические основы ХОГФ, страница 4

Кроме перечисленных в табл.2.2, еще одним типом реакций можно назвать реакции с плазменной активацией. Они, в частности, применяются для тех же трех первых типов реакций, перечисленных  в табл.2.2. Однако температура осаждения при плазменной активации существенно ниже. Отметим, что схемы таких плазменных реакций являются еще более неопределенными.

2.5. Основные функциональные зависимости ХОГФ

Для практического использования методов ХОГФ принципиальным является нахождение нескольких функциональных зависимостей. 

Во-первых, необходимо установить количественную связь между величиной скорости роста (наращивания) тонкого слоя (W) на поверхности подложки и параметрами процесса ХОГФ. К параметрам относятся: температура (Т), давление (P), концентрации компонентов (с_i), соотношение компонентов в газовой фазе и т.д. Таким образом, устанавливается зависимость W=f(T,P,c_i,… ), см. рис.2.5.(а). При этом необходимо учитывать: геометрию самой реакционной камеры (реактора),  особенности пространственного расположения подложек в реакторе, тепловой и газодинамический режимы реактора. Этим обычно определяется задача оптимизации процесса осаждения слоев. Она сводится к достижению максимального выхода процесса, то есть максимальной скорости наращивания слоя, при минимально возможных расходах исходных веществ. 

0

T, C

                                            (а)                                                                                            (б)

Рис.2.5. Примеры, иллюстрирующие функциональные зависимости ХОГФ (см. текст)

Второй функциональной зависимостью является связь химического состава и микросостава слоев от входных параметров процесса. Например, состав слоев нитрида кремния, получаемых по реакции аммонолиза моносилана, как правило, описывается формулой Si₃N₄. Однако микросостав таких слоев нужно описывать, вводя концентрации групп N-H и Si-H, поскольку суммарная концентрация водорода в слоях нитрида кремния в зависимости от конкретного метода ХОГФ может составлять от 4 до 20 ат. %, см. рис.2.5(б). Для многих практических приложений в электронике знание микросостава имеет решающее значение. 

В качестве третьей искомой функциональной зависимости можно назвать корреляцию между совокупностью физико-химических свойств осажденных слоев и условиями их осаждения из газовой фазы, см. рис.2.5(в).

И, наконец, четвертой важной зависимостью является поиск корреляций электрофизических свойств осажденных материалов с параметрами ХОГФ, включая реакторы, исходные вещества, условия осаждения и т.д., см. рис.2.5(г).

Все перечисленные зависимости могут быть обобщены как поиск взаимосвязей “выходных параметров” с “входными параметрами”.

2.6. Проблематика ХОГФ

Критический анализ тенденций развития метода ХОГФ для технологии микроэлектроники за весь известный период (т.е. с начала 70-х годов прошлого столетия) дает возможность обозначить следующую проблематику ХОГФ

применительно к технологии ИМС. Основными проблемами были и являются: 

-  поиск наиболее подходящего исходного вещества или комбинаций веществ для получения тонких слоев; исследования кинетики осаждения в ограниченных пределах условий и определенных реакторах; 

-  поиск наилучшей конструкции реактора и аппаратуры в целом, в т.ч. для достижения максимальной производительности процессов ХОГФ, максимальной однородности (равномерности толщины) материала в пределах подложки, повышения безопасности производства; 

-  снижение дефектности тонких слоев;

-  заполнение узких зазоров между элементами суб-полумикронных ИМС тонкослойными материалами для предотвращения образования пустот; - контроль качества и оптимизация процессов ХОГФ.

            Проанализируем перечисленные проблемы подробнее.

2.6.1. Исходные вещества