Нанесение тонких пленок

Тонкие пленки используются в полупроводниковых и гибридных интегральных схемах для создания проводниковых соединений, резисторов, конденсаторов и изоляции между эле-ментами и проводниками. Применяется несколько методов нанесения пленок.

Термическое вакуумное напыление: в результате нагревания в вакууме происходит ис-парение вещества и осаждение его на подложке. Нагрев может быть прямым или косвенным. Недостатками этого метода являются невысокая воспроизводимость параметров пленки из-за трудности обеспечения контроля температуры и кратковременности процесса. Метод приме-няется в основном для напыления чистых металлов.

Распыление ионной бомбардировкой: в вакууме создают газовый разряд. Возникающие в разряде положительные ионы бомбардируют распыляемый материал, выбивая из него ато-мы или молекулы, которые затем осаждаются на подложке. Этот метод (в отличие от терми-ческого напыления) позволяет получать пленки тугоплавких металлов, наносить диэлектри-ческие пленки, соединения, сплавы, точно выдерживая их состав, равномерность и толщину. Существует несколько разновидностей метода: катодное распыление, ионно-плазменное на-пыление, высокочастотное распыление.

Химическое осаждение из газовой фазы: широко используется для получения пленок поликристаллического кремния и диэлектриков (SiO₂, Si₃N₄). Осаждение происходит в ре-зультате химической реакции в газовой фазе при повышенной температуре. Для осаждения пленок поликристаллического кремния на пластины, покрытые слоем двуокиси кремния, ис-пользуется реакция разложения силана SiH₄ → Si + H₂ при t = 600⁰C. Пленка SiO₂, используе-мая в качестве защитных покрытий пластин или изоляции между слоями соединений, осаж-дается окислением силана SiH₄ + O₂ → SiO₂ + H₂ при t = 200-300⁰C. Нитрид кремния получа-ют в реакции силана с аммиаком SiH₄ + NH₃ → Si₃N₄ + H₂ при t = 800⁰С.

Достоинством химического осаждения из газовой фазы являются простота, хорошая технологическая совместимость с другими процессами создания полупроводниковых ИС (эпитаксия, диффузия) и сравнительно невысокая температура. Скорость осаждения пленки составляет в среднем несколько сотых долей мкм в минуту.

Химическое осаждение из водных растворов: при прохождении электрического тока на катоде осаждается металлическая пленка, толщина которой зависит от значения тока и вре-мени осаждения. Можно получать не только тонкие, но и толстые пленки (20 мкм и бо-лее)[1].