Способ формирования планаризованных тонких пленок

 

Использование: технология микроэлектроники, в частности получение тонких металлических пленок. Сущность изобретения: в способе формирования планаризованных тонких пленок модулируют частотой не более 4 МГц по амплитуде величину ВЧ-смещения на подложке в процессе осаждения тонкой металлической пленки распылением в разряженной среде инертного газа. 1 ил.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, преимущественно технологии получения тонких пленок, и может быть использовано при получении планаризованных тонких пленок, используемых в качестве проводника в полупроводниковых интегральных схемах. Цель изобретения повышение качества планаризованных тонких пленок за счет улучшения воспроизводимости процесса и снижения дефектности пленки. В процессе осаждения тонкой пленки распылением при подаче на подложку ВЧ-смещения с несущей частотой Fн, например, из ряда 5,28; 13,56; 27,12; 40,68 МГц и амплитудой напряжения ВЧ-смещения Um вследствие емкостной связи между подложкой и генератором ВЧ-смещения на подложке индуцируется отрицательное относительно плазмы тлеющего ВЧ-разряда постоянное напряжение автосмещения Uсм, линейно зависящее от амплитуды приложенного напряжения Um. Ионы инертного газа, например, аргона, ускоренные суммой этих напряжений бомбардируют поверхность подложки с энергиями, характеризуемыми средним значением Eо и шириной спектра энергий E. При амплитудной модуляции ВЧ-смещения на подложке изменяется величина среднего значения энергии бомбардировки Eo ионов, увеличивается ширина спектра энергией ионов E. Степень изменения этих величин определяется частотой модуляции Fм, глубиной модуляции , законом изменения модулирующего колебания. Глубина модуляции ВЧ-смещения с несущей частотой Fн может быть охарактеризована величиной изменения амплитуды напряжения: где Um1 и Um2 минимальное и максимальное значения амплитуды напряжения модулированного колебания соответственно, В. Основная для энергии ионов, бомбардирующих осажденную пленку, трансформируется в тепловые колебания атомов материала пленки и приводит к росту температуры пленки. Мощность выделяемой в пленке тепловой энергии пропорциональная величине средней энергии бомбардировки Eo ионов. Наличие на подложке напряжения с амплитудой Um2 создает в спектре энергий бомбардировки ионов значения энергий E2=e Um2. Используя амплитудную модуляцию ВЧ-смещения, возможно снижение среднего значения энергий ионов Eo при сохранении ионов с энергиями E2. Например, при синусоидальном законе изменения модулирующего колебания энергия Eo уменьшается в (1+ ) раз. Используя другие законы изменения модулирующего колебания, например, импульсные с большой скважностью, возможно снижение энергии Eo в 3-4 раза в сравнении с немодулированным ВЧ-смещением, что приводит к снижению количества тепловой энергии, выделяемой в пленке, и увеличивает воспроизводимость процесса за счет снижения вероятности расплавления пленки. Широкий спектр энергий бомбардирующих ионов, в котором основная доля приходится на ионы с энергиями 100-600 эВ, а доля высокоэнергетических ионов с энергиями 800-1200 эВ невелика и составляет 0,05-0,1 от общего потока ионов, обеспечивает более высокую чистоту материала пленки за счет уменьшения глубины имплантации ионов рабочего газа, состоящего из атомов газа-аргона и атомов примесей, загрязняющих пленку. Частота модуляции ограничивается значением Fm2, выше которого не происходит расширения спектра энергий бомбардирующих ионов, ускоренных ВЧ-смещением на подложке с несущей частотой Fн. Для типовых условий существования тлеющего ВЧ-разряда в среде аргона давлением 0,13-1,33 Па и напряжении смещения от 300 В до 1200 В верхний предел частоты модуляции Fм2 имеет значение порядка 4 МГц. Ограничение частоты модуляции определяется ограничением подвижности ионов в электрическом поле, которые за один период модуляции T2= 1/Fм2 не успевают пересечь область катодного падения потенциала в плазме тлеющего ВЧ-разряда. Способ поясняется схемой, представленной на чертеже, где 1 рабочая камера, 2 магнетронный источник распыления, 3 блок питания магнетрона, 4 мишень, 5 подложка с рельефной поверхностью, 6 подложкодержатель, 7 керамические элементы, 8 ВЧ-генератор, 9 согласующее устройство, 10 генератор импульсов. Для реализации способа формирования планаризованных тонких пленок была модернизована промышленная установка типа 01НИ-7-006, предназначенная для осаждения тонких металлических пленок магнетронным распылением. Способ осуществляется следующим образом. В рабочей камере 1 средствами откачки (не показаны) создается разреженная атмосфера, камера 1 заполняется инертным газом, например аргоном, до давления 0,27-1,33 Па, на магнетронный источник распыления 2 подается питающее напряжение от блока питания магнетрона 3. В среде инертного газа между анодом и катодом магнетронного источника распыления 2 возникает разряд, мишень 4, являющаяся катодом, подвергается ионной бомбардировке, происходит распыление материала мишени 4 и осаждение распыленных атомов на подложку 5 с рельефной поверхностью. Для подвода ВЧ-смещения к подложке 5 изменена конструкция подложкодержателя, который электрически изолируется от рабочей камеры 1 с помощью керамических элементов 7. ВЧ-смещение на подложке 5 создается подачей ВЧ-мощности от промышленного ВЧ-генератор 8, например, с рабочей частотой 13,56 МГц, на подложкодержатель 6 через согласующее устройство 9, снижающее отражения в линиях передачи ВЧ-мощности. Величина напряжения ВЧ-смещения на подложке задается величиной анодного напряжения на генераторной лампе. Напряжение ВЧ-смещения с несущей частотой Fн модулируется по амплитуде с частотой модуляции Fм подачей на управляющую сетку генераторной лампы ВЧ-генератора 8 модулирующего напряжения частотой Fм от генератора импульсов 10. Проводилось осаждение тонкой пленки сплава Al-1% Si на кремниевую подложку 5 с рельефной поверхностью распылением из мишени 4 в разреженной среде инертного газа магнетронным источником распыления 2. В процессе осаждения на подложку 5 подавалось ВЧ-смещение с несущей частотой 13,56 МГц. Осаждение тонкой металлической пленки на подложку 5 осуществлялось в течение 400 с, ВЧ-смещение на подложку подавалось в течение 320 с. Средняя толщина осажденной на подложку 5 тонкой металлической пленки составляла 1,0 мкм. ВЧ-смещение контролировалось по величине потенциала автосмещения Uсм и амплитуде приложенного напряжения. Модуляция напряжения ВЧ-смещения на подложке осуществлялась с глубиной модуляции и различной частотой модуляции Fм. Максимальное значение амплитуды приложенного напряжения ВЧ-смещения поддерживалось на уровне 75015В. Качество сформированных тонких металлических пленок определялось по количеству макроскопических дефектов структуры пленки в поле зрения микроскопа при наблюдении в темном поле, а также величиной температурного коэффициента сопротивления пленки (ТКС). Сравнительные данные, полученные при осаждении тонких металлических пленок с ВЧ-смещением на подложке, модулированным по амплитуде, сведены в таблицу, где No и N1 количество макроскопических дефектов структуры пленки для случая с фиксированным и модулированным по амплитуде ВЧ-смещением на подложке соответственно. Таким образом, использование предлагаемого способа формирования планаризованных тонких пленок обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: повышение качества планаризованных пленок, улучшение воспроизводимости процесса, расширение спектра энергий бомбардирующих ионов инертного газа.

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛАНАРИЗОВАННЫХ ТОНКИХ ПЛЕНОК, включающий осаждение тонкой пленки на подложку с рельефной поверхностью распылением в разреженной среде инертного газа, подачу на подложку высокочастотного смещения с несущей частотой Fн, отличающийся тем, что, с целью повышения качества планаризованных пленок за счет улучшения воспроизводимости процесса и снижения дефектности пленки, величину ВЧ-смещения модулируют по амплитуде с частотой Fм, не превышающей значения 4 МГц.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к микроэлектро нике и может быть использовано при изготовлении транзисторов в изделиях, эксплуатируемых в условиях воздействия радиации
Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к изготовлению источников света с излучением в зеленой, голубой и других областях спектра в зависимости от выбранного политока подложки

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано для изготовления МДП- транзисторов интегральных микросхем

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способам радиационной обработки арсенидгаллиевых СВЧ полевых транзисторов

Изобретение относится к микроэлектронике

Изобретение относится к области электричества, а более конкретно к технологии изготовления биполярных полупроводниковых приборов: диодов, тиристоров, транзисторов

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, а более конкретно к методам радиационно-термической обработки диодов, работающих на участке пробоя вольтамперной характеристики, и может быть использовано в производстве кремниевых стабилитронов, лавинных вентилей, ограничителей напряжения и т.п

Изобретение относится к области силовой полупроводниковой техники и может быть использовано при изготовлении тиристоров и диодов
Изобретение относится к технике, связанной с процессами легирования и диффузии примесей в полупроводники и металлы, а именно к способам диффузионного перераспределения примеси с поверхности по глубине полупроводниковых пластин путем обработки в потоке электронного пучка, и может быть использовано в пространстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур с помощью потока заряженных частиц и может быть использовано в микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем, запоминающих устройств и оптических элементов

Изобретение относится к технологии нейтронно-трансмутационного легирования (НТЛ) кремния при промышленном производстве на энергетических реакторах типа РБМК, широко применяемого в технологии изготовления приборов электронной и электротехнической промышленности
Наверх