Оборудование

Существует четыре основных типа реакторов, используемых для процессов осаждения.

Реактор с горячими стенками

Реактор с горячими стенками работает при пониженном давлении и используется для осаждения поликремния, двуокиси кремния и нитрида кремния. Такой реактор состоит из кварцевой трубы, нагреваемой в трехзонной печи. Газовая смесь поступает с одного конца трубы и откачивается с другого. Давление в реакционной камере обычно составляет от 30 до 250 Па, температура 300-900 ^°С, а расход газа 100-1000 см³/мин в пересчете на атмосферное давление. Подложки устанавливаются вертикально, перпендикулярно газовому потоку, в кварцевой лодочке. Достигаемая однородность толщины пленок ±5%.

Основные преимущества реакторов рассматриваемого типа - превосходная однородность пленок по толщине, большой объем загрузки и способность обрабатывать подложки большого диаметра.

К недостаткам относятся низкая скорость осаждения и частое использование ядовитых, легковоспламеняющихся или способствующих развитию коррозии газов.

Реактор с непрерывной загрузкой

Реактор с непрерывной загрузкой работает при атмосферном давлении. Такой реактор используется для осаждения двуокиси кремния. Образцы проходят через реакционную зону на конвейерной ленте. Реакционные газы, протекая через центральную часть реактора, отсекаются от атмосферы газовыми занавесями, образованными очень быстрым потоком азота. Подложки нагреваются конвективным потоком.

Достоинствами реактора с непрерывной загрузкой являются высокая пропускная способность, хорошая однородность пленок и возможность обрабатывать пленки большого диаметра.

К недостаткам относятся большой расход газов и необходимость частой очистки реактора.

Плазмохимический реактор с радиальным
распределением газового потока

Реакционная камера представляет собой стеклянный или алюминиевый цилиндр, содержащий внутри два плоских алюминиевых электрода в верхней и нижней частях камеры. Образцы размещаются на заземленном нижнем электроде. Высокочастотное напряжение, подающееся на верхний электрод, создает тлеющий разряд между двумя пластинами. Газовый поток протекает в радиальных направлениях. Нижний заземленный электрод нагревается до температуры 100-400 °С. Такие реакторы используются для плазмохимического осаждения двуокиси или нитрида кремния.

Главное достоинство - низкая температура осаждения.

Недостатки следующие:

• емкость реактора ограничена, в частности в него нельзя помещать подложки большого диаметра.
• Подложки должны загружаться и разгружаться вручную.
• Возможно загрязнение подложек падающим сверху рыхлым осадком с ненагретых частей камеры.

Плазмохимический реактор с горячими стенками

В плазмохимическом реакторе с горячими стенками устранены многие недостатки, присущие реактору с радиальным распределением газового потока. В таких реакторах процесс осаждения протекает в кварцевой трубе, нагреваемой в печи. Подложки устанавливаются вертикально, параллельно газовому потоку. Набор электродов, на которых крепятся подложки, представляет собой длинные графитовые или алюминиевые полоски. Сменные полосковые электроды подсоединены к источнику напряжения, создающему тлеющий разряд между электродами.

Достоинства подобных реакторов заключаются в их большой емкости и низкой температуре осаждения.

Однако при установке набора электродов в реакторе возможно образование отдельных частиц, которые в виде пылинок попадают на поверхность подложек. Кроме того, загрузка и выгрузка подложек в таких реакторах должна проводиться вручную.

Основные реакции, необходимые для осаждения
диэлектрических и поликремниевых пленок

Материал пленки	Реагенты	Температура осаждения, ^°C
Двуокись кремния	SiH4+ CO2+ H2 SiCl2H2+ N2O SiH4+ N2O SiH4+ NO Si(OC2H5)4 SiH4+ O2	850-950 850-950 750-850 650-750 650-750 400-450
Нитрид кремния	SiH4 + NH3 SiCl2H2 + NH3	700 - 900 650 - 750
Плазмохимический нитрид кремния	SiH4 + NH3 SiH4 + N2	250 - 350 250 - 350
Плазмохимическая двуокись кремния	SiH4 + N2O	200 - 350
Поликремний	SiH4	600 - 650

Дата добавления: 2014-12-27