УСТАНОВКА ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ТОНКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК Российский патент 1996 года по МПК H01L21/31 

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, точнее к технологии осаждения диэлектрических пленок, например, оксида кремния, при комнатной температуре, применяемых в качестве межслойной изоляции и пассивными СБИС на основе A³B⁵, A²B⁶ и ВТСП.

Существует установка для осаждения диэлектрических покрытий, представляющая собой реактор с вертикальным или горизонтальным расположением рабочих пластин /1/, что аксиоматично и для данной заявки.

Известны промышленные установки, в качестве рабочих реакций в которых применяют процесс, инициированный ВЧ-плазмой /т.н. метод PEC^VD-plasma-enhanced-chemical-vapour-deposition. При этом в установке с горизонтальным расположением пластин пластины устанавливают на специальных пьедесталах по краю вращающегося в реакционной камере диска, являющегося одновременно и электродом /2/. В этом случае нитрид кремния получают в реакции SiH₄+NH₃.

В устройствах с вертикальным расположением пластины крепят к графитовым электродам, выполненным в виде массивных плат, и между этими электродами осуществляют ВЧ-разряд в струе реакционного газа /2/. В этом случае оксид кремния получают в реакции SiH₄+N₂O.

В известных устройствах подложки, на которые производят осаждение, контактируют непосредственно с электродами, т.е. расположены в зоне ВЧ-разряда. Это приводит к радиационным повреждениям осаждаемых поверхностей уже в процессе осаждения, в результате чего возникает высокая концентрация поверхностных состояний. В свою очередь, полученные таким образом пленки не могут быть использованы в активных элементах субмикронных СБИС в КМОП технологиях.

Известные установки не позволяют применять реакции, протекающие в цепном режиме, и без предварительного нагрева подложек. Нагрев подложек практически исключает возможность применения пленок в активных элементах на основе A³B⁵, A²B⁶, ВТСП, требующих технологических температур ниже 200^oC.

Техническая задача настоящего изобретения изоляция зоны химического осаждения от зоны физического стимулирования, а также универсализация применения этого принципа.

Поставленная задача достигается тем, что рабочую зону ограничивают двумя проводящими сетчатыми электродами, расположенными над или между технологическими образцами, при этом размеры наименьшего рабочего модуля выбирают в соответствии с размерами технологического образца, подлежащего индивидуальной обработке.

Очевидно, что при такой геометрии зона разряда не касается пластин, на которые происходит осаждение, т.е. они пространственно разделены. Разряд постоянного тока инициирует процесс горения дихлорсилана по разветвленно-цепному принципу и одновременно приводит к подавлению объемного фазообразования, т.е. к снижению дефектности покрытия. А поскольку наибольшая интенсивность фазообразования оксида кремния достигается вне области самовоспламенения, но в области распространения пламени и затухающего пламени, то в установке происходит осаждение бездефектной пленки вне зоны разряда при комнатной температуре.

Устройство выполнено в двух модификациях: с горизонтальным фиг.1 и вертикальным фиг.2 расположением пластин.

Устройство /фиг. 1/ состоит из кварцевого реактора 1, снабженного отверстиями для ввода реакционной смеси 2, шлюзом с гармовводами 3 и разъемом 4 на одном торце, шлюзом 5 и дверью 6 на другом. Внутри реактора на пластинах изолятора 7 крепятся кремниевые подложки 8, между которыми расположены сетки-электроды 9, укрепленные с помощью изоляторов 10. Откачка производится через вывод 11, а для удобства загрузки имеются колеса 12. На чертеже показаны также детали, назначение которых очевидно из их названия: 13 держатели подложек, 14 вентили тонкой регулировки газового потока /регуляторы расхода газа/, 15 шлюз соединения модулей, 16 крепежная конструкция, 17 контакты разъема, 18 крышка реактора. Устройство на фиг.2 имеет те же обозначения деталей.

Устройство работает следующим образом.

Смесь дихлорсилана с кислородом в соотношении 1:1 подают через газовый ввод 2 в реакционную камеру 1. Разряд осуществляют между сетками 9, пластины с технологическими образцами располагают на вращающемся /фиг.1/ диске 7 с пьедесталами или подложками 8 /фиг.2/. Давление определяют с помощью датчиков давления /на фиг. не показаны/. Вращение дисков осуществляют через систему сальниковых уплотнений обычного типа. Откачка осуществляется через вывод 11. При горизонтальном расположении пластин загрузка производится подъемом верхней крышки реактора, предусмотрена возможность использования шлюза автоматической загрузки пластин. Для загрузки камеры с вертикальным расположением пластин используется тележка с колесами 12. В последнем случае кварцевый реактор диаметром 140 200 мм снабжен шлюзами 15 из нержавеющей стали, как в известной установке "Изотрон-3". Этими шлюзами производят соединение модулей для организации индивидуальной обработки отдельных изделий или их партий. В процессе разряда на подложки 7 через их держатели 13 подают разность потенциалов, позволяющую регулировать в случае необходимости скорость осаждения, т.п. плавающий потенциал.

Предложенные устройства позволяют получать покрытия с хорошей равномерностью одновременно на партии пластин из 10 15 штук, а в случае необходимости проводить индивидуальную обработку на минимальном модуле наименьшего образца. Возможность соединения модулей с помощью шлюзов в крупногабаритную установку для одновременного осаждения пленок делает предложенный принцип универсальным по отношению к производственной задаче.

Использование: в технологии микроэлектроники. Сущность изобретения: в предложенной установке рабочую зону ограждают двумя проводящими сетчатыми электродами, расположенными над или между обрабатываемыми образцами, при этом сетки имеют форму и размеры, что и держатели подложек. 2 ил.

Установка для осаждения тонких диэлектрических пленок, содержащая реакционную камеру, снабженную держателями подложек и электродами, отличающаяся тем, что электроды выполнены в виде двух проводящих сеток той же формы и размера, что и держатели подложек, и расположены над или между держателями подложек.