Исследоввание процессов плазмохимического осаждения пленок нитрида кремния

• Автор: Ковалгин, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1995
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 237 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Пленки нлазмохимического нитрида кремния

технология получения, свойства и применение

1.1. Получение пленок нитрида кремния методом плазмохимического осаждения из газовой фазы

1.2. Влияние условий осаждения па состав пленок плазмохпмичсского нитрида кремния

1.3. Свойства и применение пленок плазмохимического нитрида кремния

1.4. Постановка задачи и цель диссертационной работы

Глава II. Используемое экспериментальное оборудование

и методика исследований

2.1. Конструкция установки, предназначенной для исследования процесса осаждения пленок нитрида кремния в удаленной плазме с индуктивным методом возбуждения ВЧ разряда пониженного давления
2.1.1. Конструкция реактора, применяемого для регистрации эмиссионных спектров плазмы
2.1.2. Конструкция реакционной камеры, применяемой для осаждения пленок
2.1.3. Газовая система
2.2. Конструкция установки, предназначенной для осаждения пленок нитрида кремния в удаленной плазме с емкостным методом возбуждения ВЧ разряда пониженного давления
2.3. Методика осаждения пленок нитрида кремния
2.4. Методика исследования толщины, состава и свойств пленок
2.4.1. Измерение толщины и показателя преломления пленок методом эллипсомстрип
2.4.2. Измерение толщины и показателя преломления пленок интерференционным методом
2.4.3. Измерение удельного пробивного напряжения, скорости травления пленок и концентрации в пих связанного водорода
2.5. Характеристика метода оптической эмиссионной спектроскопии, применяемого для изучения механизма осаждения пленок
Глава III. Исследование эмиссионных спектров низкотемпературной плазмы с индуктивным способом возбуждения тлеющего ВЧ разряда
3.1. Исследование азотной плазмы ВЧ разряда низкого давления
3.2. Исследование влияния добавок аргона на параметры плазмы в системе 2 Ат
3.3. Исследование оптических эмиссионных спектров плазмы в системе 8Ш4 2 Аг
Глава IV. Исследование процесса осаждения плепок нитрида кремния в установке с удаленной плазмой и индуктивным методом возбуждения ВЧ разряда
4.1. Исследование физикохимических закономерностей роста пленок
4.2. Влияние технологических параметров процесса осаждеппя па состав пленок плазмохимического нитрида кремния
4.3. Влияние условий осаждения на физикохимические свойства пленок ЧхНу
Глава V. Исследование осаждения пленок нитрида кремния в удаленной плазме с емкостным методом возбуждения ВЧ
разряда пониженного давления
5.1. Исследование состава газовой фазы в системе Н4К
методом массспектрометрии
5.1.1. Характерные массспектры газовой среды при отсутствии плазмы
5.1.2. Характерные массспектры газовой среды при активации плазмой
5.2. Физикохимические закономерности осаждения пленок в системе Я 2
5.3. Связанный водород в пленках нитрида кремния полу ченных плазмохимичсским методом
5.4. Влияние разбавления азота аргоном и гелием на осаждение пленок плазмохимического нитрида кремния
Основные результата и выводы
Список литературы


Кроме того, бомбардировка частицами поверхности подложки, па которой происходит рост пленки, так же как и облучение ее интенсивным излучением видимого и ультрафиолетового диапазонов способствует более активному протеканию поверхностных процессов 2, 3. Эти публикации послужили толчком для начала интенсивных исследований в области разработки плазмохимических методов осаждения пленок нитрида кремния. Наиболее часто осаждепис пленок осуществляют в системах Н4ИНз или Н4Ы2 6, 7, хотя имеются сведения об использовании в качестве исходных соединений галогенидов кремния 8, 9. Азот используется реже в качестве азотсодержащего соединения вследствие более высокой энергии его диссоциации 9. В по сравнению с 6. В для аммиака 1. Изза трудности диссоциации 2 и, соответственно, малой концентрации активных атомов, нередко пленки, полу ченные в системе 5ДМ2, содержат недостаточно азота . С другой стороны, использование азота выглядит предпочтительнее, поскольку уменьшается вероятность внедрения водорода в слои п. Кроме того, глубокая очистка аммиака представляет собой сложну ю задачу. Общая харак теристика конструкций камер, используемых для плазмохимического осажденияривсдеиа в работе . Широкое применение нашли как реакторы емкостного тина с плоскоиаралчельными электродами рис. В большинстве работ, опубликованных до года, описывают реакционные камеры, в которых подложка помещалась в область инициирования ВЧ разряда 4. В таблице 1. Конструкции реакционных камер, в которых подложки помещаются в область инициирования ВЧ разряда, характеризуются рядом существенных недостатков. Вопервых, в этом случае почти все технологические параметры оказываются взаимосвязанными , . Таблица 1. Значения технологических параметров, используемые при плазмохимическом осаждении из газовой фазы пленок нитрида кремния по методу ЕРЕСТ. Частота ВЧ генератора. Мгц ВЧ Мощ Об щее Расход азота Расход Ш3 Расход силана Тем пера Ско рость 0. Вт дав ление см3 мин см3 мин см3 мин тура осаж. Вт см 3 6. Гц 1. Вт см2 0 0. Примечание инд. Таблица 1. ОРЕСУВ емкостное возбуждение плазмы. Частота ВЧ ВЧ Мощ Об щее Расход азота Расход 1ЧН3 Расход силана Тем пера Ско рость 0. Мгц ность Вт давле ние На см3 мин см3 мин см3 мин тура осаж. С осаж. ГГц 0 0 0. И . I . Н4 0. Н4 в 2 2 8Н4 0. Н4 в 2 0 у у, ГТ . Таблица 1. Значения технологических параметров, используемые при плазмохимическом осаждении из газовой фазы пленок нитрида кремния но методу ОРЕСУО емкостное возбуждение плазмы. Часто ВЧ Об Расход Расход Расход Тем Ско . Вт ние мин мин мин осаж. Мгц Па ш мин
. Вовторых, в этих способах осуществления плазмохимических процессов подложка и пленка подвергаются воздействию высокоэпергетичных частиц с энергиями до нескольких сотен электронвольт 8 , которые, хотя и в небольших количествах, по всегда присутствуют в плазме. Это приводи к возникновению радиационных дефектов в пленке и в приповерхностной области подложки. Рис. Схематическое изображение реактора, предназначенного для осаждения пленок ни трида кремния по методу ЭРЕСУЭ с емкостным способом возбуждения плазмы . Для предотвращения этпх отрицательных явлений разрабатываются способы осуществления пчазмохимичеекпх процессов получения пленок нитрида кремния, в которых подложка вынесена из области интенсивного
разряда п располагается в области послесвечения 4,5. Такой схеме плазмохимического процесса начали следовать с года. Она является наиболее перспективной для независимого контроля отдельных параметров осаждения и для уменьшения бомбардировки поверхности подложки и растущей пленки высокоэнергетичными частицами . Условия тлеющего разряда создают в специальной камере рис. Рис. Схематическое изображение реактора, предназначенного для осаждения пленок нитрида кремния по методу V с индуктивным способом возбуждения плазмы . В реакторе поток возбужденных частиц, ионов и радикалов смешивается с потоком нейтральных молекул си. Известно, что используя ВЧ генератор, работающий на частоте . МГц мощностью несколько десятков ватт, можно полу чать пленки нитрида кремния со скоростью роста 2. С в системе ЗПЦМНз и со скоростью осаждения 0. С в системе .