Разработка технологии получения слоев политетрафторэтилена химическим осаждением из газовой фазы

• Автор: Уваров, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1 Диэлектрики с низким значением диэлектрической проницаемости

1.2 Основные свойства политетрафторэтилена.

1.3 Способы создания покрытий ПТФЭ.

1.4 ХОГФ слоев ПТФЭ с разложением окиси гексафторпропилена на накаленной нити

1.5 Постановка задачи исследований.

ГЛАВА 2. Методика и техника эксперимента.

2.1 Описание созданного экспериментального технологического оборудования.

2.2 Методика проведения эксперимента.

2.3 Методы анализа свойств полученных слоев ПТФЭ.
2.4 Метод массспектрометрического исследования степени превращения реагента.
2.5 Метод математического моделирования характера течения газа в реакторе с массивом накаленных нитей.
ГЛАВА 3. Исследование влияния основных технологических параметров процесса осаждения на степень превращения реагента.
3.1 Влияние длительности работы накаленных нитей.
3.2 Исследование влияния температуры накаленных нитей
3.3 Исследование влияния давления в реакторе.
3.4 Исследование влияния расхода реагента
ГЛАВА 4. Влияние основных технологических параметров процесса осаждения на скорость и строение получаемых слоев ПТФЭ.
4.1 Влияние времени службы элементов реактора на скорость осаждения
4.2 Исследование влияния температуры накаленных нитей
4.3 Исследование влияния давления в реакторе.
4.4 Исследование влияния расхода газа
ГЛАВА 5. Разработка прототипа промышленной технологической установки для получения слоев ПТФЭ химическим осаждением из газовой фазы
5.1 Разработка концепции прототипа технологической промышленной установки.
5.2 Разработка конструкции держателя обрабатываемых изделий .
5.3 Источник химически активных частиц
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В главе также приводятся результаты математического моделирования структуры газовых потоков, которые позволили определить связь газогидродинамических условий в реакторе и скорости осаждения. В пятой главе представлены результаты разработки концепции и ряда узлов прототипа промышленной установки (включая держатель обрабатываемых изделий и источник химически активных частиц), предназначенной для получения слоев ПТФЭ методом ХОГФ. В приложении приведены характеристики модели, использованной в ходе математическом моделирования течения газа в экспериментальном реакторе, а также результаты моделирования распределений температуры, статического давления и скоростей газа вдоль пьедестала реактора. ГЛАВА 1. В настоящее время в полупроводниковой промышленности наблюдается тенденция непрерывного уменьшения размеров элементов, размещаемых на полупроводниковом кристалле, приводящий к созданию сверхбольших интегральных схем (СБИС). По состоянию на год ведущие мировые производители используют технологию, позволяющую формировать элементы СБИС размером нм [1]. При таком сверхмалом размере элементов одной из актуальных задач становится снижение емкостной связи между токоведущими элементами и уменьшение постоянной времени задержки при передаче электрических сигналов, что достигается за счет применения диэлектрических материалов с низким значением диэлектрической проницаемости. На протяжении длительного времени основным диэлектриком, применяемым в электронике, являлся диоксид кремния Si. Ю-4 [2]. Такие величины затрудняют дальнейшую миниатюризацию СБИС с использованием диоксида кремния [3]. Поэтому в последние годы началось активное внедрение диэлектриков с более низким значением диэлектрической проницаемости, так называемых НДГ1-диэлектриков (в зарубежной литературе используется термин low-k dielectrics). Одним из наиболее удобных при промышленном внедрении НДП-диэлектриков яатяется фторированное силикатное стекло (FSG), которое обладает е в интервале 3,0-3,5 [4] в связи с более низкой поляризуемостью Si—F связей. Типичным способом получения FSG стекол является ХОГФ в системе тетраэтоксисилан - фторсодержащий реагент (например, CF4, C2F6 и др. Аморфные пленки состава SiOCH обладают ? Такие пленки получают методом плазмо-активированного ХОГФ при использовании различных силановых реагентов совместно с окислителем (например, или N) [6, 7). Пленки аморфного углерода и аморфного фторуглерода, получаемые различными методами осаждения, также относятся к НДП-диэлектрикам. В зависимости от содержания водорода и молекулярной структуры г. К диэлектрикам на основе -0, наносимых из жидкой фазы методом центрифугирования, относятся силсесквиоксаны, которые являются органически-неорганическими полимерами с формулой (8Ю, с-Я),,. Величины е, как правило, лежат в пределах 2,5-3,5 [8]. Разработан также метод ХОГФ силсесквиоксанов, позволяющий получать обедненные углеродом пористые пленки [4]. В последнее время широкое распространение приобрели органические диэлектрики, обладающие НДП. СусЫепе®, производимый компанией Оо\ СЬегтса1, является полимером на основе бис(бензоциклобутена). Он наносится методом центрифугирования с последующей термообработкой при 0°С. Диэлектрическая проницаемость составляет 2,6-2,7 [9]. Полимерный материал БИЛС®, также разработанный Ооу СЬепнса1, обладает ? С) []. Еще одним применяемым в промышленности полимерным НДП-диэлектриком является парилен (рагу1епе), наиболее эффективным способом получения которого является термоактивированный ХОГФ димера парилена. Парилен обладает барьерными свойствами и ? Легирование фтором позволяет понизить ? С) []. Столь низкое значение ? С-С и С-Р связей []. ГП'ФЭ присущи высокая температурная стойкость (до 0°С), химическая пассивность и гидрофобность. Свойства ПТФЭ позволяют применять его не только в качестве диэлектриков межслойной изоляции при изготовлении СБИС, но и для создания барьерных и защитных слоев светодиодов [], органических полевых транзисторов и органических тонкопленочных транзисторов []. ПТФЭ находит применение в качестве инжектирующих слоев органических светодиодов [] и защитных покрытий изделий микросистемной техники [].