Лекция 3

Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Лекция 3
Активируемое лазером или электронным пучком
химическое газофазное осаждение покрытий.
Фотохимическое газофазное осаждение покрытий.
Ла́зер— устройство, использующее эффект вынужденного (стимулированного)
излучения для создания когерентного потока света. Луч лазера может быть
непрерывным, с постоянной амплитудой, или импульсным, достигающим
экстремально больших пиковых мощностей. Обычные источники света, такие как
лампа накаливания, излучают свет в разных направлениях с широким
диапазоном длин волн. Большинство из них также некогерентны, то есть фаза
излучаемой ими электромагнитной волны подвержена случайным флуктуациям.
Излучение обычного источника не может, без применения специальных мер,
дать устойчивую интерференционную картину. Кроме того, излучение
нелазерных источников обычно не обладает фиксированой поляризацией.
Напротив, излучение лазера монохроматично и когерентно, то есть имеет
постоянную длину волны и предсказуемую фазу, а также хорошо определённую
поляризацию.
1
Использование пучков энергетичных частиц в
технологии нанесения тонких пленок дает следующие
преимущества:
-
высокую пространственную разрешающую
способность,
- возможность проведения низкотемпературных
процессов, минизирующих влияние температуры на
свойства подложки,
- возможность осуществления последовательных этапов
обработки подложки без извлечения ее из вакуумной
камеры, что уменьшает риск загрязнения и окисления
поверхности изделия.
2
Применения процесса CVD, активируемого или
усиленного лазерным излучением.






Ремонт масок и цепей,
Изготовление внутренних соединений,
Производство одноступенчатых омических контактов,
Нанесение твердых покрытий на контролируемые площади,
Образование неравновесных материалов,
Получение материалов с контролируемым размером зерна.
3
Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Свечение объема в котором происходит
диссоциация газа лазерным пучком в ходе LCVD
4
«Плазменные покрытия»
Кафедра ВЭПТ
Таблица 1. Параметры осаждения диоксида и нитрида кремния
методом CVD с ассистированием лазерным пучком. (ArF лазер,
энергия 100 мДж/импульс, частота 100 Гц, длительность 10
нс/импульс).
SiO2
Si3N4
380
380
N2O/SiH4/N2:
80/1/40
NH3/ SiH4/N2:
1/1/40
Давление, Тор
6
2
Скорость
нм/мин
80
70
Параметры процесса
Температура
подложки, °С
Отношение
газов
расхода
осаждения,
5
«Плазменные покрытия»
Кафедра ВЭПТ
Таблица 2. Параметры осаждения диоксида и нитрида
кремния методом CVD с ассистированием электронным
пучком.
Параметры процесса
Температура подложки,
°С
Отношение
газов
расхода
Давление, Тор
Скорость
нм/мин
Параметры
электронов
осаждения,
пучка
SiO2
Si3N4
350
400
N2O/SiH4/N2:
75/1/75
NH3/ SiH4/N2:
60/1/44
0.25
0.35
50
20
4.7 кВ, 16 мА/см2
2.3 кВ, 13 мА/см2
6
Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Cравнение свойств диоксида кремния полученного
методом CVD с ассистированием лазерным пучком и
PACVD.
Таблица 3
7
Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Сравнение свойств нитрида кремния полученного методом
CVD с ассистированием лазерным пучком и PACVD.
Таблица 4
8
Сравнение свойств оксида алюминия полученного методом CVD
с ассистированием лазерным пучком с покрытиями
полученными распылением
Таблица 5
9
Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Сравнение свойств нитрида алюминия полученного методом CVD
с ассистированием лазерным пучком с покрытиями полученными
распылением и термическим CVD
Таблица 6
10
Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Сравнение свойств диоксида кремния полученного методом CVD
с
ассистированием
электронным
пучком
и
плазмоассистированным CVD.
Таблица 7
11
Сравнение свойств нитрида кремния полученного методом CVD с
ассистированием электронным пучком и плазмоассистированным
CVD.
Таблица 8
12
«Плазменные покрытия»
Кафедра ВЭПТ
Фотохимическое газофазное осаждение покрытий
Таблица 9. Длина волны и плотность мощности основных
источников УФ излучения.
Источник
излучения
Ртутная
лампа
Эксимерные лазеры
F2
ArF
KrCl
KrF
XeCl
XeF
Длина
волны, нм
254
157
193
222
248
308
350
Плотность
мощности,
Вт/см2
10-100·10-
3-10
3-10
3-10
3-10
3-10
3-10
3
13
Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Этапы, из которых состоит процесс нанесения
покрытия методом PCVD:




- смешивание реагентов в газовой фазе и прохождение
химических реакций,
- транспортировка продуктов реакций к подложке,
- адсорбция частиц на подложке и реакции между ними,
- диффузия адсорбированных частиц вдоль подложки,
образование пленки.
Скорость нанесения покрытия зависит от следующих
параметров: температуры процесса, суммарного давления,
парциальных давлений газов-реагентов, интенсивности
света. Фотоны ускоряют протекание всех этих процессов.
14

Процесс Photo-CVD PHOTOX (PHOTOX является торговой маркой
фирмы Hughes Aircraft Company), впервые описан в 1981 году.
Процесс предназначен для получения оксида кремния.
15
Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Таблица 10. Основные характеристики процесса осаждения
SiO2 покрытий методом PCVD.
1-1.5
Рабочее давление, Тор
Скорость нанесения, нм/мин
20-60
Однородность покрытия, %
3.5-4.5
Температура подложки, ºС
50-200
Длительность цикла нанесения покрытия
толщиной 150 нм, мин
25-35
Диаметр обрабатываемых подложек, см
до 15
16