Отчет по практике: Технологические процессы микросборки плат
В обеих схемах движение ионов испаряемого вещества к подложке и осаждение на ней обусловлены действием электрического поля между испарителем и подложкой. В зависимости от состава осаждаемых слоев, который можем быть достаточно сложным (например нитриды, карбиды и др.), их структуры и степени адгезионной связи с подложкой, к последней может прикладываться потенциал до 10 кВ. Наличие электрического поля высокой напряженности во время напыления позволяет осуществлять процесс с большими скоростями без нагрева подложек до высоких температур.
В заключение необходимо отметить, что универсальных методов осаждения тонких пленок для любых комбинаций материалов пленки и подложки с различными физико-химическими свойствами на сегодня не существует. Конкретный метод осаждения должен выбираться и отрабатываться по режимам и условиям проведения для данного типа микроэлектронного устройства в соответствии с его функциональным назначением. Выбор того или иного способа осаждения определяется заранее на этапах проектирования и моделирования технологии изготовления устройств с необходимым выполнением требований по химическому составу, чистоте, структуре, стехиометрии, морфологии поверхности и физическим свойствам пленок.
3.4 Методы определения толщины плёнок
Методы определения толщины пленок весьма разнообразны. Гравиметрические методы (микровзвешивание, метод кварцевого резонатора) основаны на измерении масс тонкопленочных покрытий, по которым затем рассчитываются толщины. Оптические методы основаны на интерференции, поскольку толщины пленок по порядку величины близки к длинам волн оптического излучения. Из других оптических методов важное значение в технологии микроэлектронных приборов приобрела так называемая эллипсо-метрия. Используются также электрические методы (в основном контроль электрического сопротивления для проводящих пленок и емкости для диэлектрических) и ряд других.
Свойства тонких пленок очень чувствительны к технологии их изготовления. Пленки, имеющие одинаковую толщину, в зависимости от условий их получения могут иметь совершенно различные удельные сопротивления, температурные коэффициенты сопротивления, диэлектрические потери, коэффициенты поглощения света и т. п. Поэтому в технологии ИС часто более важно не измерение толщины пленки после ее получения, а возможность управлять толщиной в процессе нанесения.
3.4.1 Метод кварцевого вибратора
Основан на измерение отклонений резонансной частоты пьезоэлектрического кварцевого вибратора. Отклонение обусловлено изменением массы кварцевой пластины при напылении на неё тонкой плёнки. Пьезоэлектрические свойства пластин кварца в первую очередь определяются кристаллографической ориентацией срезов по отношению к главным осям монокристалла. Все величины фигурирующие в формуле определения толщины плёнки являются известными параметрами кварцевой пластины и определены с некоторой погрешностью.
3.4.2 Резистивный и ёмкостный методы
Эти методы контроля толщины плёнок основаны либо на измерении сопротивления (для плёнок проводящих материалов) либо ёмкости (для плёнок диэлектрических материалов). Данный метод можно применять непосредственно в момент проведения процесса напыления. Для измерения толщины плёнки в рабочее пространство установки напыления рядом с рабочей подложкой устанавливают контрольную непроводящую подложку на края которой заранее нанесены проводящие контакты. Эта пластина включается в плечо мостовой схемы. По дисбалансу мостовой системы определяют процесс роста плёнки.
Недостатком метода является отсутствие точных данных об удельном сопротивлении плёнки, которое может значительно отличаться от удельного сопротивления объёмного образца. Поэтому этот метод удобно использовать в тонкоплёночной технологии, когда необходимо измерять не толщину плёнки, а её удельное сопротивление.
3.4.3 Метод эллипсометрии
Метод основан на изменении поляризации света при отражении от тонкой прозрачной поверхности. При освещении подложки линейно-поляризационным светом составляющие излучения отражаются по-разному, в результате чего свет получается эллептически поляризованным. Измерив эллептичность отражённой волны, можно определить свойства плёнки.
3.4.4 Ионизация молекулярного потока
Принцип действия приборов для измерения скорости осаждения пленок основан на частичной ионизации паров напыляемого вещества и измерения полученного тока, пропорционального плотности молекулярного потока, проходящего через рабочий объем датчика. Для разделения молекулярного потока и остаточных газов, используется модуляция молекулярного потока. В измерительном приборе переменная составляющая ионного тока датчика, пропорциональная скорости осаждения испаряемого вещества, выделяется, усиливается, детектируется и подается на стрелочный индикатор, показания которого пропорциональны скорости осаждения, и на цифровой интегратор, фиксирующий толщину осажденной пленки.
4. Практическая часть
4.1 Технологические процессы напыления тонких плёнок
Классификация применяемых технологических процессов
1.1 Получение резистивных высокоомных слоёв из порошка сплава РС-3710 методом взрывного испарения и методом ионно-плазменнного распыления мишени сплава РС-3710 в вакууме.
1.2 Получение резистивных низкоомных слоёв хрома марки ЭРХ методом термического испарения в вакууме.
1.3 Получение резистивных низкоомных слоёв методом ионно-плазменного распыления мишени сплава МНКВ в вакууме.
1.4 Получение резистивных низкоомных слоёв нихрома марки Х20Н80 методом термического испарения в вакууме.
1.5 Получение проводящих слоёв меди с адгезионнным подслоем хрома методом термического испарения в вакууме.
4.2 Материалы, используемые для напыления резистивных плёнок
Материалы, используемые для напыления резистивных плёнок, приведены в таблице 1.
Таблица 1– Материалы, используемые для напыления резистивных плёнок
| Наименование материала | ГОСТ, ОСТ, ТУ | Документы, разрешающие применение материала |
| 1 Сплав РС-3710 (порошок) | ГОСТ 22025 | РД 107.460084.200 |
| 2 Сплав РС-3710 (мишень) | ЕТО 032.547 ТУ | ОСТ 4.054.074 |
| 3 Хром электролитический рафинированный марки ЭРХ | ТУ 14-5-76 | ОСТ ИГО.0140.224 |
| 4 Сплав МНКВ (мишень) | АУЭ 0.021.000 ТУ | РД 107.460084.200 |
| 5 Нихром Х20Н80 | ГОСТ 12766,1 | ОСТ 107.750878.001 |
Материалы, используемые для напыления проводящего слоя приведены в таблице 2.
Таблица 2– Материалы, используемые для напыления проводящего слоя
| Наименование материала | ГОСТ, ОСТ, ТУ | Документы, разрешающие применение материала |
| 1 Хром электролитический рафинированный марки ЭРХ | ТУ 14-5-76 | ОСТ ИГО.010.224 |
| 2 Медь вакуумплавленная МВ | бко.028.007 ТУ | ОСТ 107.750878.001 |
| 3 Никель | ГОСТ 2170 | ОСТ 4.054.074 |
4.3 Технические требования к технологическим процессам напыления
1 Величина удельного поверхностного сопротивления резистивных слоёв должна соответствовать конструкторской документации и РД 107.460084.200.