188633. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és szerkezet nagytisztaságú vegyületrétegek naqgy porlasztási rátájú porlasztásos előállítására
1 188 633 2 A találmány tárgya eljárás, valamint szerkezet nagy tisztaságú vegyületrétegek nagy porlasztási rátájú előállítására. A találmány szerinti megoldás reaktív porlasztásos rétegfelhordásnál kerülhet alkalmazásra, különösen egyenáramú, nagy porlasztási rátájú porlasztóberendezések felhasználása mellett, és elsősorban nagytisztaságú sztöchiometrikus vegyületrétegek, például A^Os-rétegek előállítására szolgál, amelyeket főként mikroelektronikai alkatrészek előállításánál használnak fel ionálcázó, illetve passziváló rétegként. Kémiai vegyületekből, például oxidokból és nitridekből álló rétegek előállítására ismertek eljárások, amelyek alkalmazásával részben sztöchiometrikus összetételű rétegek is létrehozhatók. Erre a célra elsősorban olyan céltárgyak nagyfrekvenciás porlasztását alkalmazzák, amelyek már maguk is a leválasztandó rétegeknek megfelelő vegyületekből állnak. Az ilyen céltárgyak csekély porlasztási rátája miatt ezeket nagyon nagy nagyfrekvenciás teljesítménnyel kell porlasztani, hogy elég nagy rétegnövekedési rátát kapjunk, Eközben azonban a munkatárgyak aanyira felhevülnek, hogy ez befolyásolja a növekvő réteget, emiatt kényszerűen csak kisebb nagyfrekvenciás teljesítményt lehet alkalmazni, ami viszont behatárolja az elérhető porlasztási és rétegnövekedési rátát. Ha a kémiai vegyületekből álló céltárgy helyett olyanokat alkalmazunk, amelyek tiszta elemekből vagy ötvözetekből állnak, reaktív elemporlasztással lényegesen nagyobb rétegnövekedési ráták is adódnak, ezen felül pedig egy lényegesen kisebb eszközigényű egyenáramú (de) porlasztás válik lehetővé. Itt azonban az a hátrány jelentkezik, hogy a reaktív gázkomponensek parciális nyomása nem választható tetszés szerinti nagyságúra, így legtöbb esetben nem lehet sztöchiometrikus összetételű rétegeket létrehozni. A reaktív gázkomponensek maximális parciális nyomását akkor érjük el, ha a reaktív gázkomponensek reakciósebessége a céltárgyon nagyobb, mint a céltárgy poriadási sebessége, mert ilyenkor a céltárgyat kémiai vegyület, például a céltárgy anyagának oxidja vagy nitridje vonja be, amelynek porlasztási rátája 10-20-as szorzótényezővel kisebb. A fenti okokból kifolyólag eddig nem volt lehetséges vegyületrétegek, mint például oxid- vagy nitridrétegek nagy porlasztási rátájú porlasztása egyenáramú (de) porlasztási technika alalkalmazása mellett. Mindezek mellett a kis porlasztási rátával előállított rétegeknél nagy hordozóarány mutatkozott a rétegen belül, amely bizonyos felhasználási területek esetén nemkívánatos jelenség. (Nowicki, J. Vác. Sei. Technoi. 14, 1 [1977] 127,133) A találmány által megoldandó feladat a korábbi megoldások hiányosságainak kiküszöbölése és olyan eljárás kidolgozása, amelynek segítségével reaktív elemporlasztásos eljárások, különösen mágneses tér által védett, plazmatron típusú porlasztásos eljárás alkalmazása mellett stabil egyenáramú porlasztás válik lehetségessé 2 nagy porlasztási rátákkal és ezzel együtt nagy rétegnövekedési sebességekkel, valamint előnyösen sztöchiometrikus összetételű, csaknem hordozógázmentes kémiai vegyületrétegekkel, például oxid- és nitridrétegekkel, széles tartományokban a reaktív gázkomponenseknek a porlasztási rátától függetlenül választható parciális nyomása mellett. A találmány által megoldandó feladat továbbá megfelelő szerkezet kifejlesztése az ismertetett eljárás megvalósítására. A kitűzött feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a reaktív gáz nagy gradiensü parciális nyomásának biztosítására a céltárgytól megfelelő távolságra, előnyösen a céltárgy-munkatárgy távolság egyharmad és fele közötti távolságra reaktív gázt elszívó, célszerűen a porlasztási folyamat alatt állandóan regenerálódó adszorpciós felületekként kialakított eszközöket helyezünk el, és a reaktív gázt előnyösen a réteggel bevonandó munkatárgyak közelében vezetjük be a munkatartályba. Ezen intézkedések révén lehetővé válik a céltárgy közelében a reaktív gáz meglepően csekély, a munkatárgy közelében pedig meglepően nagy parciális nyomásának fenntartása, ami a céltárgy anyagának tökéletesen sztöchiometrikus munkatárgyra való átvitelét eredményezi. Ezáltal elérhetővé válik továbbá a céltárgy anyagának lényegesen nagyobb porlasztási rátája. Ez viszont az így előállított vegyületrétegekben előforduló meglepően kis hordozógáz■észarány alapja. A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló szerkezetre az jellemző, hogy egy önmagában ismert, tetszőleges típusú plazmatron felett egy ezen típushoz igazodó, előnyösen fémből levő test van elrendezve, amely a céltárgytól előnyösen a céltárgy-munkatárgy távolság egyharmada és fele közötti távolságban van elhelyeze és cserélhető adszorbeiós felületként, főként rostélyszerűen elrendezett lemezek formájában van felépítve, amely lemezek távolságát, magasságát és számát a reaktív gáz fenntartandó parciális nyomásgrádiense határozza meg, és melyek úgy vannak elrendezve, hogy a kisülést nem, vagy csak jelentéktelen mértékben befolyásolják. A találmány szerinti szerkezetnél a kisülés helyétől oldalirányban és a céltárgy felett vékony lemezként kialakított felületek vannak elrendezve, amelyek az alkalmazott plazmatron méreteihez igazodó módon vannak kialakítva. Főként nagyméretű plazmatronok alkalmazása esetén a céltárgy és a plazma feletti, rács- vagy sejtalakban elrendezett lemezek a céltárgyat körülvevő, henger alakú testre vannak felszerelve. Ezen lemezek felületi normálisai előnyösen merőlegesek a céltárgy normálisára. A porlasztás ezen lemezeken keresztül történik, miközben a céltárgy anyagának egy része kiválik és ott getterként (gázmegkötő anyagként) működik a céltárgy irányába diffundáló reaktív gáz számára. Az így bekövetkező céltárgyanyag-veszteség ellenére meglepően nagy rétegnövekedési ráták érhetők el a ve-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
