Обозначения: 1-ввод газа; 2-выброс газовой смеси; 3-нагреватель; 4-подложка; 5газораспределительная система; 6-конвейерная система; 7-распределенный ввод газовой смеси; 8кассеты с подложками в загрузочном устройстве; 9-“индивидуальная” камера осаждения; 10-робот; 11-низкочастотный генератор, соединенный с медным индуктором на полусферическом керамическом реакторе; 12-высокочастотный генератор, соединенный с электростатическим подложкодержателем.
Важно подчеркнуть, что, несмотря на конструктивные различия, все вышеперечисленные типы аппаратуры для ХОГФ кремнийсодержащих слоев относятся к т.н. “проточным” реакторам, в отличие от “статических” реакторов, часто используемых в химической практике. Для процессов ХОГФ реализуются потоки, характеризуемые числами Рейнольдса в диапазоне от 10 до 100, при которых эффекты турбулентности можно не учитывать. В зависимости от общего давления в реакторе числа Кнудсена (отношение длины свободного пробега молекул к линейному размеру реактора) меняются от единицы, в реакторах низкого давления, до 10-4 в реакторах атмосферного давления. Проведение процесса при низких давлениях порядка 1-10 мм.рт.ст (т.е. в РПД и РНД, ПХО, ПВП) обеспечивает повышение коэффициента диффузии реагентов на 1.9 - 2.9 порядка величины по сравнению с нормальными условиями (т.е. в РАД). Это способствует смещению процесса в режим кинетического контроля реакции. Такие режимы предпочтительны, поскольку дают возможность обеспечивать необходимую однородность осаждения тонкого слоя на всей поверхности подложек и необходимый уровень макродефектности слоев.
Макродефектность получаемых методами ХОГФ тонких слоев имеет огромное значение в технологии микроэлектроники. Макродефект – это некая, как правило, твердая, субстанция на поверхности подложки с размерами, соразмеримыми или выше, чем проектные нормы ИМС. Макродефекты приводят к браку ИМС: нарушению формы элементов, разрывам металлических проводников, закороткам проводящих линий, и т.д., см. пример на рис.2.8. Допустимое количество макродефектов строго нормируется. Например, норма макродефектности тонких слоев для технологии ИМС с проектными нормами выше 0.18 мкм принята на уровне менее 0.1 шт./см2 при минимальном размере дефектов более 0.2 мкм.
Рис.2.8. Пример макродефектов (выделены стрелками) в осажденном из газовой фазы слое стекла (растровый электронный микроскоп, вид сбоку).
Для контроля макродефектности в производстве ИМС используются различные оптические приборы, например, микроскопы, см. рис.2.9.
(в) (г)
Рис.2.9. Внешний вид микроскопа и фотографии различных видов дефектов в темном и светлом полях микроскопа.
Макродефекты могут быть видны невооруженным взглядом при сильном боковом освещении поверхности подложек. Наиболее широко в производстве используются приборы, сканирующие лазерным лучом всю поверхность подложки. В качестве примера таких приборов можно назвать приборы фирм Inspex Inc. и Tencor Instruments Inc. (обе США), активно применяемые в производстве суб-полумикронных ИМС. Результаты замеров отображаются, кроме численных значений, в виде карт дефектов на поверхности и гистограмм размеров дефектов.
Для воспроизводимого достижения столь малых величин в производстве необходимо решить комплекс вопросов ХОГФ, начиная с самого начала разработки технологического процесса. К таким вопросам, в частности, можно отнести следующие. На стадии исследования необходимо определить “потенциальную” макродефектность процесса и выбрать оптимальные реагенты и условия осаждения (температуру, давление, концентрации реагентов), что достигается изучением кинетики осаждения тонкого слоя в широком диапазоне условий. Определив оптимальные реагенты и условия, необходимо выбрать и оптимизировать конструкцию реакционной камеры. В ходе отработки технологического процесса в выбранном типе реактора необходимо определить и исключить условия, могущие вызвать образование макродефектов в ходе осаждения слоев. Далее можно назвать чисто аппаратурные вопросы, связанные с надлежащим выбором материалов для камер, нагревателей и т.д., а также минимизацию образования микрочастиц при механических манипуляциях в камере и при загрузке и выгрузке подложек. И последними можно назвать вопросы эксплуатации реакторов, т.е. периодичности и качества их обработки и т.д.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.