157777. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vékony szigetelő réteg lerakására
157777 6 amíg a határfelület eléri a kívánt helyzetet. Előnyös, ha olyan plazmanyalábbal dolgozunk, amely a 21 és 22 kiömlő nyílások közelében van. A plazmával szemben támasztott követelményeket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a találmány elve szerinti hatásos működést biztosítsuk, az jellemzi, hogy meg kell határoznunk a telítési áram sűrűségét és egy adott nyomástartományt. A legelőnyösebbnek talált gáznyomás 0,1-től 10 torr tartományban van. A telítési áramsűrűség a szakterületen ismert paraméter és Johnson és Malter szerzők ismertetik a „Physical Rewiew" 80, 68 (1950) folyóiratban. Ezen paraméter előnyös tartománya 0,1 mA/cm2-től 100 mA/cm2 -ig terjed. Ha a telítési áramsűrűség ezen tartomány alá esik, a réteg lerakás rendkívül lassan történik. Ezen tartománynál nagyobb telítési áramsűrűségek mellett az alaptest túlmelegszik. , ; Az alaptest felülete, amelyen a lerakás történik, teljesen a plazmába merül. A plazmát mérsékelt erősségű mágnesterekkel lehet alakítani vagy eltéríteni; ezeket a mágnestereket a reakció kamra körül alakítjuk ki, a kamra geometriai alakjától függően, úgy hogy a plazma a kívánt lerakási tartománnyal érintkezzék. A plazmareakció terméke spontán módon rakódik le az alaptestre a következő okoknál fogva. A plazma pozitív és negatív ionokból, valamint szabad elektronokból áll. Az elektronok lényegesen mozgékonyabbak, mint az ionok. Következésképpen az elektronok beáramlanak minden testbe, amely érintkezik a plazmával és ezáltal a testben „potenciál falat" alakítanak ki. Ezért az alaptest számára nem szükséges, hogy „valóságos katódot" képezzünk ki külső egyenáram forrás segítségével ahhoz, hogy intenzív ionbombázást kapjon. Ha az alaptest bemerül a plazmába, a potenciál fal következtében „virtuális katód" alakul ki rajta. Az alábbiakban egy példán mutatjuk be a találmány tárgyát. 1. példa A használt készülék ugyanaz volt, mint amit az ábra mutat. A tisztára polírozott szilícium szeleteket szilícium aljzatra helyeztük és a 10 reakció-kamrába forrasztottuk. Az aljzatot mágneses hajtás segítségével forgattuk, hogy elősegítsük a réteglerakás egyenletességét. Az alaptestet kb. 350°C-ra hevítettük RF-hevítés útján és a 18 és 19 beömlő nyílásokon keresztül argon gázt vezettünk be. Változatként argon használata. Előnyös ennél a különleges eljárásnál a nitrogén használata azért is, mert a nitrogén egyik reagensként van alkalmazva. SziMci'imTítietraforomid és nitrogén keverékét vezettünk be a 20 beömlő csövön teeresztül úgy, hogy a teljes nyomás '0,8 torr volt; A gáznyomás — részben — meghatározza a plazma sűrűségét. A nyomás, amely használható plazmát ad, 0,1 torr és 10 torr közötti tartományban írható elő. A SiBr,j mennyisége 0,1% volt a nitrogén gáz térfogatára vonatkoztatva. Azt találtuk, hogy ez a paraméter 0,01n /o-tól 1%-ig- változtatható, hogy kielégítő eredményeket kapjunk. A koncentrációnak ez az általános tartománya lényegileg megfelel valamennyi kipróbált gázreagens esetében. A plazmát Tesla tekercs segítségével gyújtottuk vízhűtéses alumínium anód és 200 volt feszültségű katód között, 1 amperes áram mellett. A katód 5U4 típusú elektroncső fűtőszál volt, amely 5 volt mellett 10 amperes áramot vezetett. Az argongáz áramlási sebességét addig szabályoztuk, amíg a plazma közelítően a két 21 és 22 kiömlő nyílás között terjedt szét. A gázmolekulák rövid közepes szabad útja ezen a nyomáson és az ellenáramú gázelrendezés megakadályozta, hogy a reagens gázok belediffundáljanak az anód és katód kamrákba. A szilícium alaptestet úgy helyeztük el, hogy teljesen belemerüljön a plazmába. Alnico mágnest szereltünk a reakció kamra tetejére, amely 2000-től 3000 gauss mágneses tarét adott és ezzel térítettük el a plazmát az alaptest tartományába. Ez egy lehetséges megoldás, amely mindenkor az illető használt készülék geometriájától függ. Természetesen, ha a plazma szükségtelenül túlterjed az alaptest tartományán, fölösleges teljesítmény- és gázreagens felhasználás történik. A réteglerakást 20 percen keresztül folytattuk a plázmagyújtás után. Közelítőleg fél mikron vastagságú kitűnő minőségű és egyenletes vastagságú szilíciumnitrid réteget kaptunk. A réteglerakás alatt az alaptest hőmérséklete 350°C volt. Azt találtuk, hogy jó réteglerakást lehet kapni 300°C-től 800°C-ig terjedő hőmérséklet tartományban. A szilíciumnitrid rétegek, amelyeket 300°C-tól 400°C-ig terjedő hőmérséklet tartományban alakítottunk ki, amorfok voltak, ez pedig kívánatos jellemző számos alkalmazásnál a félvezető gyártásban. Például az amorf szilíciumnitrid gyorsabban és egyenletesebben maródik, mint a kristályos rétegek. Ez a tulajdonság fontos olyan helyeken, amelyeken a réteget diffúziós maszkként használják. Ha a réteglerakási hőmérséklet 400°C fölé emelkedik, a réteg fokozatosan kristályosabbá válik. Az alaptest a réteglerakási folyamat alatt hőt vezet el a plazmából. Ennek a hőnek a mennyiségét a plazmaáram sűrűsége határozza meg. Az itt előírt legtöbb feltétel esetén szükséges, hogy az alaptesthez járulékos hőt vezessünk, hogy biztosítsuk az, alaptest megfelelő hőmérsékletét. A találmány szerinti eljárás egyik kiemelkedő jellemzője a réteglerakás alacsony hőmérséklete. A régebbi pirolítikus technika, amelyet ilyen célra alkalmaztak, tipikusan 1000°C nagyságrendű alaptest hőmérsékletet követelt meg. Ujabban új alkalmazási módszerek honosodtak meg, mint például a készülék maszkkal való takarása a sugárvezetőkön, amelyek nem engednek meg ilyen nagy hőmérsékleteket és ame-10 15 20 25 S0 35 40 45 50 55 60 3
