8. Свч плазменные процессы и устройства

8.1. Общая характеристика

В последние годы значительно возрос интерес к практи­ческому использованию СВЧ энергии в промышленных це­лях. При этом отмечается, что быстрое внедрение СВЧ в народное хозяйство стало возможным благодаря разработ­ке недорогих и надежных СВЧ генераторов.

Широкое распространение в различных областях науки и техники СВЧ энергия находит в виде плазмы газового СВЧ разряда. Она используется для накачки газовых лазе­ров; в технике спектрального анализа ; в качестве источников света в экспериментах по резонансной флюо­ресценции для измерений малых концентраций химичес­ки активных атомов и двухатомных радикалов; для по­верхностной активации полимеров; разрушения сильно токсичных и канцерогенных веществ; нанесения твер­дых покрытий, упрочнения, закалки; в воздушно-реактивных двигателях для перемещения летательных аппара­тов; плазмохимических процессах диссоциации воды при получении водорода — перспективного и экологически чи­стого топлива будущего; синтеза субмикронных порош­ковых материалов при получении мелкодисперсных абра­зивов для резки и шлифовки пластин; диссоциации се­роводорода, С0₂ и т. д.

Наиболее широкое промышленное применение СВЧ раз­ряд находит в вакуумной газоплазменной обработке изде­лий микро- и наноэлектроники, т. е. в контролируемых про­цессах очистки, травления и модификации поверхностных слоев материала, а также нанесения на его поверхность пле­нок других материалов, происходящих в разреженной газо­образной среде (газе, паре или газовой низкотемпературной неравновесной плазме пониженного давления) с участием большой совокупности инертных и химически активных нейтральных и заряженных газовых частиц, электронов и фотонов в широком диапазоне энергий.

8.2. Области использования свч энергии в производстве изделий микро- и наноэлектроники

К настоящему времени на базе СВЧ техники разработано большое количество разновидностей устройств, позволяющих на их основе реализовать большинство технологических про­цессов производства интегральных схем, а именно: плазмен­ную очистку и активирование поверхности подложек; эпитаксию; окисление; литографические процессы, включаю­щие сушку, задубливание, экспонирование и удаление фоторезистивных слоев; все виды вакуумно-плазменного трав­ления; осаждение тонких пленок, включающее плазмохимическое осаждение и катодное распыление; легирование (ионную имплантацию); термический отжиг полупроводни­ковых пластин; модификацию поверхности.

Основную роль в реализации вышеназванных процессов играет СВЧ плазменная технология, так как плазма СВЧ разряда является эффективным механизмом передачи мощ­ности электромагнитного поля в газ и представляет собой чистый атомарный источник, в котором, как правило, от­сутствуют металлические электроды, являющиеся источни­ком загрязнений. Это особенно важно, ибо из-за примесей металлов от любых электродов часто теряется нужный ато­марный продукт. Высокая энергетическая эффективность, селективность, большая скорость и производительность — все это привлекает внимание к осуществлению химических реакций в неравновесной плазме. С этой точки зрения осо­бый интерес представляет СВЧ разряд, который допускает стационарное поддержание неравномерности при сравнитель­но больших мощностях и умеренных давлениях. В СВЧ раз­ряде удается получить параметры плазмы (степень иониза­ции, температуру электронов, давление и удельный энерго­вклад), близкие к оптимальным, для осуществления боль­шинства плазменных процессов.

Рассмотрим некоторые характеристики и условия прове­дения технологических процессов микроэлектроники с ис­пользованием энергии СВЧ полей.

Плазменная очистка и активирование поверхности подложек

Перед проведением ряда технологических процессов (например, высокотемпературное окисление, первая фотолитография, нанесение металлической либо диэлектрической плен­ки и т. д.) необходимо провести очистку подложек для уда­ления как органических, так и неорганических загрязне­ний в виде инородных атомов и молекул, появляющихся на предыдущих этапах технологических процессов или во вре­мя переноса подложек с одной технологической линии на другую. Если такие загрязнения не удалить, то возможно ухудшение электрических характеристик приборов, а так­же понижение надежности ИС.

Плазменная очистка поверхности подложек происходит вследствие химического взаимодействия загрязнений с иона­ми и радикалами активных газов с образованием летучих соединений, которые удаляются из реакционного объема в процессе откачки. Очищенные и активированные поверхно­сти подложек обладают высокой прочности связью с наноси­мыми пленками.

Основными компонентами газовой смеси для очистки по­верхности подложки от органических загрязнений с исполь­зованием СВЧ разряда является кислород с небольшими (до 1 % по объему) добавками аргона, азота или гелия. Добавки Н₂, N₂, Аг, Не катализируют процессы диссоциации моле­кул кислорода в плазме до атомарного состояния и тем са­мым ускоряют процесс очистки. Плазменная обработка ис­пользуется также с целью удаления собственного оксида с поверхности Si в качестве предварительной очистки перед осаждением пленочных слоев различных материалов и со­ставов. В этом случае используется Н₂ с добавками Н₂0 и NF₃. Как правило, процесс реализуется способом травления "вне зоны разряда".

Низкотемпературная очистка позволяет получить чистую поверхность без каких-либо дефектов, что в случае плазменной очи­стки, проводимой в режиме реактивной ионно-лучевой обра­ботки, имеется критическая доза облучения ионами водоро­да, выше которой на очищенной поверхности начинают на­блюдаться кристаллические дефекты, которые впоследствии могут сказаться на качестве наносимых поверх эпитаксиальных слоев. Кроме этого, определенные режимы низко­температурной очистки в водородной плазме с источником, работающим в режиме электронного циклотронного резо­нанса (ЭЦР), способствуют процессу образования шерохова­тости поверхности кремниевой пластины. По данным ис­следований установлено, что шероховатость поверхнос­ти, в частности пластины Si (100), в сильной степени связа­на с зародышеобразованием и ростом пластинчатых дефек­тов (100) в подповерхностной области кремния: травление протекает в основном в местах пересечения этих дефектов и поверхности кремния. Уровень содержания этих дефектов и, следовательно, степень шероховатости поверхности крем­ниевой пластины можно контролировать, управляя величи­нами потока ионов водорода и температурой подложки в интервале 170...450 °С. Разработанный и исследованный процесс очистки in situ контактных отверстий разме­ром <0,5 мкм в схемах динамических ЗУПВ с использова­нием плазмы Н₂, Аг и их смесей, возбуждаемый от источ­ника ЭЦР, показал, что плазма высокой плотности, но с малой энергией ионов вносит минимальные повреждения в поверхностный слой, а благодаря высокой направленности эффективно удаляет поверхностные примеси из контакт­ных отверстий, что обеспечивает получение низкого и ста­бильного контактного сопротивления. Кроме этого, при та­кой очистке создается форма профиля контакта, способству­ющая заполнению отверстия алюминием.

Эпитаксия

Эпитаксия — это процесс ориентирования нарастания, в результате которого образующаяся новая фаза закономерно продолжает кристаллическую решетку имеющейся фазы — подложки — с образованием некоторого переходного слоя, способствующего когерентному срастанию двух решеток по плоскости подложки со сходной плотностью упаковки ато­мов. Материал подложки в процессе наращивания играет роль затравочного кристалла. Эпитаксиальный процесс отличает­ся от выращивания монокристаллов методом Чохральского тем, что рост кристалла происходит при температуре ниже температуры плавления. Большинство методов эпитаксии ос­новано на технологии осаждения из парогазовой смеси.

СВЧ плазменные технологии используются как в автоэпитаксиальных (выращивание кремния на кремнии) [19], так и в гетероэпитаксиальных (выращивание слоя на подложке из GaAs) процессах.

При этом в сообщениях об использовании СВЧ энергии в процессах эпитаксиального наращивания слоев говорится о хороших параметрах процессов и высоком качестве получае­мых структур, не уступающим по свойствам пленкам, выра­щенным методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

Плазменное окисление

Плазменное окисление — низкотемпературный процесс, проходящий в вакууме в тлеющем разряде чистого кислоро­да. Плазма формируется с помощью высокочастотного либо сверхвысокочастотного разряда. При размещении подлож­ки в области с однородной плотностью плазменного разряда и подаче на нее менее положительного потенциала по срав­нению с потенциалом плазменного разряда происходит вы­тягивание из последнего и адсорбция на подложке актив­ных заряженных частиц окислителя (кислорода). Скорость роста окисных пленок обычно возрастает с увеличением тем­пературы подложки, плотности плазменного разряда и уровня легирования подложки.

Процесс анодного плазменного окисления предоставляет возможность выращивать высококачественные окисные плен­ки, обладая при этом всеми преимуществами низкотемпера­турного процесса, а именно: ограничивает перераспределе­ние в предварительно сформированных диффузионных об­ластях и подавляет образование дефектов. С помощью анод­ного плазменного окисления можно выращивать относительно толстые окисные пленки (порядка 1 мкм) при низких тем­пературах (< 870 К) со скоростью роста 1 мкм/ч.

Наибольшее число сообщений о процессах низкотемпера­турного окисления в кислородной плазме СВЧ разряда отно­сится к плазменному анодированию кремния, хотя есть сведения и об окислении тонких метал­лических (А1, Та, Ti, Nb) и полупроводниковых (GaAs, Si) пленок. При этом отмечается, что наряду с более высокими скоростями роста пленки, формируемые в СВЧ разряде, отличаются хорошими электрофизическими свой­ствами. Сообщается о получе­нии окисных пленок на кремнии со следующими параметрами: пробивное напряжение порядка E_d 3,9-10⁶ В/см, плотность поверхностных состояний N_ss = 9,5 • 10¹¹ см^-2, отно­сительная диэлектрическая проницаемость в пределах _ох = 3,66—3,97.

Литографические процессы

В процессе фотолитографии, которая в настоящее время находит наиболее широкое распространение в технологии производства ИС, СВЧ энергия может использоваться на опе­рациях плазменной очистки подложек, сушки слоя фоторе­зиста, экспонировании и удалении фоторезистивных мас­кирующих слоев после травления рисунка.

Плазменная очистка подложек. Плазменная очистка под­ложек используется для повышения адгезии наносимого фоторезистивного слоя к поверхности материала и рассмот­рена выше.

Сушка слоя фоторезиста. В сообщениях о применении СВЧ энергии для сушки и задубливания фоторезистивных пленок при изготовлении ИС на кремниевых подложках указывается на высокую эффективность этого метода об­работки. Процесс сушки длится несколько секунд. При этом сообщается, что при СВЧ нагреве не только резко повыша­ется производительность, но и устраняется опасность "пе­регрева" фоторезиста. Улучшается также качество проявле­ния — изображение проявляется мгновенно после погружения в проявитель.

Экспонирование маскирующих слоев. Экспонирование фо­торезистивного слоя — технологическая операция по формированию защитного рельефа, обеспечивающая перенос изображения с фотошаблона на пластину. Имеются сообще­ния об использовании в качестве источников света

при экспонировании ламп СВЧ разрядов низкого давления мощностью от 100 до 500 Вт, интенсивно излучающих в коротковолновой области спектра, что соответствует полосе максимальной чувствительности большинства фоторезистов (300—450 нм).

СВЧ разрядные источники начинают использоваться в технологиях получения высокояркостного луча для проведе­ния процессов ионно-лучевой микролитографии. При этом отмечается, что они обладают малым рассеянием по скоростям ионов до 1 эВ в высокоплотном хорошо сфокуси­рованном луче.

Удаление фоторезиста. Удаление фоторезиста — завер­шающая операция технологического процесса фотолитогра­фии, которая во многом определяет качество выполнения пос­ледующих циклов: диффузии, окисления, металлизации. Кроме плазмохимического метода удаления фоторезиста, ко-' торый будет рассмотрен ниже, СВЧ энергия может быть ис­пользована при удалении фоторезистивной пленки фототер­мическим методом, результатом которого является окислительная деструкция пленки в кислороде или кисло­родсодержащих газах. Удаление фоторезиста осуществлялось при температуре подложки 400—430 К в атмосфере кисло­рода при давлении 6,6-10⁴ Па и скорости потока 50 л/мин под воздействием ультрафиолетового излучения с плотностью потока энергии 2,4 Вт/см², создаваемого СВЧ разрядной лам­пой, наполненной смесью аргона с парами ртути. В зависи­мости от режимов обработки и типа фоторезиста время пол­ного удаления пленки лежит в интервале 15—30 мин.

Вакуумно-плазменное травление

Анализ публикаций, посвященных вопросам травления материалов, применяемых в технологии микро- и наноэлектроники, показывает, что газовая плазма СВЧ разряда ис­пользуется для реализации практически всех процессов вакуумно-плазменного травления, за исключением ионно-плаз- менного травления. Это, по всей видимости, связано с осо­бенностями поведения ионов (в частности, перемещением их под действием внешнего электромагнитного поля) в плаз­ме, создаваемой СВЧ полями.

Ионно-лучевое травление (ИЛТ). Удаление поверхност­ных слоев при ИЛТ осуществляется в результате физичес­кого распыления энергетическими ионами инертных газов или ионами, которые химически не реагируют с обрабаты­ваемым материалом. При ИЛТ поверхность обрабатываемого материала не контактирует с плазмой и последняя исполь­зуется только в качестве источника ионов, осуществляющих процесс травления. Эффективность реализации ИЛТ зави­сит от оптимального выбора режимов всех составляющих ста­дий этого процесса. Основными стадиями ИЛТ являются генерация ионов, распространение пучка ионов в вакууме и взаимодействие пучка ионов инертного газа с поверхностью обрабатываемого материала. Процессы ИЛТ реализуются с помощью ионных источников различной конструкции, использующих в качестве рабочих газов Н₂, Не, Аr. Давление газов поддерживается в диапазоне 0,133...1,33 10^-3 Па. Использование СВЧ разрядов позволяет эффективно фор­мировать пучки ионов с энергией 10—100 эВ с большими поперечными сечениями (до 300 мм) различной конфи­гурации (круглые, овальные, кольцевые, прямоугольные, Н-образные и т. д.). При этом степень ионизации достигает 30 % и выше, а концентрация электронов N_e во много раз (более 100) превышает критическую.

Радикальное травление (РТ). В основе процессов РТ ле­жат гетерогенные химические реакции, происходящие на границе двух фаз — твердой и газообразной, между свобод­ными атомами и радикалами, образующимися при диссоциа­ции молекул рабочего газа в низкотемпературной плазме га­зовых разрядов, и активными центрами обрабатываемого ма­териала, представляющими собой поверхностные атомы со свободными валентностями. Обрабатываемый материал при РТ находится в зоне, отделенной от плазмы перфориро­ванным металлическим экраном, магнитным полем, расстоя­нием или другими способами. Такое разделение области плаз­мы (разрядной области) и области, в которой размещен обра­батываемый материал (реакционной области), не позволяет ионам и электронам достигать поверхности материала и в то же время практически не создает преграды для реакционно-способных незаряженных частиц, которые, достигая поверх­ности обрабатываемого материала, вступают с ним в химическую реакцию с образованием стабильных летучих соедине­ний, удаляемых из реакционной зоны в результате ее непре­рывной откачки. Радикальное травление с помощью плазмы СВЧ разряда используется при удалении фоторезиста, трав­лении Si, Si0₂, Si₃N₄ [27, 35]. Процессы реализуются при низких температурах подложек (310—370 К) и характеризу­ются отсутствием радиационных повреждений и деградации электрофизических параметров обрабатываемых структур.

Реактивное ионно-плазменное травление (РИПТ). При проведении процессов РИПТ обрабатываемые изделия нахо­дятся в контакте с плазмой СВЧ разряда и размещаются, как правило, на электроде, подключенном к источнику СВЧ, ВЧ, НЧ либо постоянного напряже­ния. Возможно также их расположение в зоне разряда на заземленном подложкодержателе. Удаление материала происходит как за счет физического распыления ускорен­ными ионами химически активных газов, так и в результа­те химических реакций между свободными атомами и ради­калами, образующимися в газоразрядной плазме, и поверх­ностными атомами подвергаемого травлению материала. Га­зоразрядная плазма стимулирует процессы, происходящие и в газовой фазе, и на поверхности твердого тела. При этом физическое распыление активирует поверхность материала, повышая скорость химических реакций, которые, в свою очередь, ослабляют химические связи поверхностных ато­мов, увеличивая тем самым скорость их физического распы­ления. Эти процессы отличаются высокой степенью равно­мерности обработки по пластине — 96—97 %, более высо­кими по сравнению с обработкой в плазме ВЧ либо НЧ раз­ряда, скоростями травления, возможностью селективного управления ходом процесса за счет изменения параметров сигнала, подаваемого на подложкодержатель-электрод.

Реактивное ионно-лучевое травление (РИЛТ). В процес­сах РИЛТ обрабатываемый материал вынесен из зоны плаз­мы разряда, находится в вакууме и подвергается воздей­ствию пучка ускоренных ионов химически активного газа, которые в процессе перезарядки, диссоциации и нейтрали­зации в пучке и на поверхности материала могут образовы­вать реакционно-способные травящие частицы и произво­дить травление.

Отличительной особенностью механизма РИЛТ по срав­нению с другими процессами вакуумно-плазменного трав­ления является то, что в нем используется как физическое, так и химическое взаимодействие ускоренных ионов с ато­мами поверхностных слоев обрабатываемого материала. По сравнению с ИЛТ при этом значительно повышается ско­рость травления материала, а в некоторых случаях — также степень использования рабочего газа„

Процессы РИЛТ с использованием плазмы СВЧ разряда реализуются в газоразрядных системах, использующих явле­ние электронного циклотронного резонанса. К настоя­щему времени имеются сообщения о травлении с помощью этих газоразрядных систем практически всех материалов мик­роэлектроники в очень широком наборе газов и их смесей.

Типовые технологические режимы обработки: степень предварительного вакуума не хуже 7 10^-4 Па, рабочее давление порядка 5 10^-2 Па, плотность ионного тока не менее 5 мА/см² энергия ионов в процессе травления 20—40 эВ. Такие режимы позволяют осуществлять анизотропное трав­ление с нулевым подтравом под маску с высокой селектив­ностью травления материалов. Например, селективность трав­ления Si к Si0₂ составляет 30:1, селективность травления Мо к Si0₂ — 40:1 и т. д.

Плазменное травление (ПТ). В основе СВЧ плазменного травления лежат активируемые излучением плазмы, элект­ронами и ионами гетерогенные химические реакции между свободными атомами и радикалами и поверхностными ато­мами обрабатываемого материала. В отличие от РТ обраба­тываемый материал при этом находится непосредственно в зоне плазмы или же на электродах и подложкодержателях, соприкасающихся с плазмой. Свободные атомы и радикалы вступают в реакцию с поверхностными атомами материала и, взаимодействуя с ними, образуют летучие соединения, в то время как излучение плазмы, электроны и ионы активи­руют эти реакции, существенно увеличивая скорость их про­текания. Обрабатываемая поверхность находится под отри­цательным "плавающим" потенциалом по отношению к плаз­ме. Однако эта разность потенциалов между плазмой и обра­батываемой поверхностью не может обеспечить заряженным частицам энергию, необходимую для эффективного физи­ческого распыления, поскольку даже при энергии 100 эВ коэффициент распыления составляет 0,1 атом/ион. В то же время энергия ионов, электронов и фотонов достаточна для разрушения химической связи между поверхностными ато­мами материала, активации химических реакций и стиму­лирования процессов десорбции образующихся продуктов, что вызывает увеличение скорости травления. СВЧ плазмен­ное травление реализуется в реакционно-разрядных камерах больших объемов [42—44], разработанных специально для обработки кремниевых пластин 0 150 мм и 0 200 мм, при этом конструкции разрядных систем ориентированы на проведение процессов поштучной обработки с целью форми­рования рисунка в нанесенных на поверхность пленок, глу­бинного травления материала пластины и т. д.

Радиационно-стимулированное травление. Стимуляция процессов травления материалов может осуществляться потоками ионов, электронов и излучений (инфракрасным, ви­димой области, ультрафиолетовым и рентгеновским). При этом поток стимулирующего воздействия и поток час­тиц, производящих травление, генерируются независимо друг от друга и подаются к обрабатываемой поверхности. При такой организации процесса травления повышаются и количественные, и качественные показатели процесса. Так, например, предлагается способ, существенно повыша­ющий скорость травления GaAs. Подложка GaAs с маской размещается в камере обработки на вращающемся держате­ле. С камерой обработки соединены камеры генерации плаз­мы и генерации ионов. В камеру генерации плазмы до оп­ределенного давления напускается С1₂ и подается СВЧ мощ­ность. Под воздействием электронного циклотронного резо­нанса генерируется плазма. Путем подачи напряжения на вытягивающий электрод пучок ионов С1⁺ направляется в камеру обработки на подложку. Одновременно в камере ге­нерации ионов создаются ионы Аг⁺, которые также направ­ляются на подложку. Ионная бомбардировка приводит к об­разованию в подложке аморфного слоя, толщиной 20—30 нм. При таком способе подачи ионов Аг⁺ и С1⁺ на подложке не образуются продукты, препятствующие быстрому травлению, и подложка не загрязняется. Таким образом, становится воз­можной селективная сверхчистая обработка.

Осаждение тонких пленок

Плазмохимическое осаждение. Плазмохимическое осажде­ние позволяет формировать пленки при очень низкой темпе­ратуре подложки. Это достигается за счет реакции между газами в тлеющем разряде, который обеспечивает основное количество энергии, необходимой для протекания реакции. Температура образца поддерживается в пределах 370—670 К. Плазмохимическим методом с использованием СВЧ разряда мож­но осаждать большое число неорганических и органических соединений — Si0₂, Si₃N₄, Si_x N_y, аморфный кремний, Cd, Ge0₂, В₂Н₃, Ti_xO_y, Sn_x O_y, Fe₂0₃, гексаметилдисилоксан и т. д.

При проведении процессов плазменной полиме­ризации СВЧ разряды являются более эффективными источ­никами радикалов и ионов, чем широко используемые разряды постоянного тока и ВЧ. И как следствие этого, они позволяют проводить процессы с более высокими скоростя­ми, обеспечивая большую производительность оборудования.

Катодное распыление. При процессе осаждения тонких пленок материал, который должен напыляться, используется в качестве катода в системе с тлеющим разрядом в инер­тном газе (Аг или Хе), кислороде, азоте, инициируемым СВЧ разрядом в режиме электронного циклотронного резонанса при давлении 1—10 Па и при величине напряжения на ка­тоде в несколько киловольт. Подложка, на которую нужно осадить пленку, располагается на аноде. Положительные ионы газа, создаваемые в разряде, ускоряются по направле­нию к катоду и достигают его с большой энергией, возрас­тание которой происходит в прикатодной области. В резуль­тате ионной бомбардировки материал с катода распыляется главным образом в виде нейтральных атомов, но частично и в виде ионов, попадающих в область СВЧ разряда. Распы­ленное вещество конденсируется на всей окружающей пло­щади, в том числе на подложках, расположенных на аноде. Катодным распылением с использованием СВЧ разряда по­лучают проводящие (металлические), диэлектрические (окисные, нитридные), силицидные и другие пленки, характеризующиеся большой прочностью сцепления с под­ложкой и высокими электрофизическими показателями.

Легирование (ионная имплантация)

Наиболее общим применением ионной имплантации в слу­чае использования в качестве источников ионов СВЧ разряда является процесс ионного легирования кремния при изготовлении приборов. В качестве легирующей примеси ис­пользуются ионы бора, индия, фосфора, мышьяка с энергией в диапазоне 3—500 эВ, имплантируемые в приповерхност­ную область кремниевой подложки на глубину 10—100 нм. Нужную концентрацию легирующей примеси в кремнии в диапазоне 10¹⁴—10²¹ см^-3 получают после отжига (нагрева до выбранной температуры в интервале 870—1270 К). На­ряду с ионно-лучевой имплантацией СВЧ разряды исполь­зуются в процессах плазменно-ионной имплантации, осно­ванных на приложении к подложке отрицательных импуль­сов высокого напряжения, обеспечивающих вытягивание ионов из плазмы и ускорение их по направлению к подложке. Главное преимущество плазменно-ионной имплантации пе­ред ионно-лучевой состоит в простоте обработки больших площадей или трехмерных объектов выпуклой формы и воз­можности использования широкой области ионных энергий от нескольких электрон-вольт до 250 кэВ.

Термический отжиг

Характерной чертой термического отжига в СВЧ полях является то, что в отличие от традиционных методов нагре­ва, при которых тепловой поток на пластину направляется извне, вызывая при этом значительный градиент темпера­тур между нагретой поверхностью и центром пластины, при СВЧ обработке он поступает как бы от "внутреннего" источ­ника тепла, так как пластина нагревается за счет выделе­ния тепла в объеме материала.

Исследования по СВЧ отжигу МОП структур с мелкозалегающими переходами и БИС с субмикронными размера­ми показали эффективность данного метода нагрева полупроводниковых пластин. Для предотвращения возник­новения разряда СВЧ нагрев проводится, как правило, при давлении не выше 1 Па в атмосфере азота или аргона, при этом в зависимости от режимов обработки время выхода температуры подложки на стационарное значение составля­ет 1—2 мин.

Модификация поверхности

Под модификацией поверхности в данном случае подра­зумевается азотирование (нитрирование) поверхности Si-подложек и металлических образцов с целью получения нитридных или оксинитридных слоев. Азотиро­вание проводится как в самом СВЧ разряде в азоте либо смеси N₂ + H₂, так и в послесвечении (т. е. вне зоны разря­да). Рабочие режимы процесса (СВЧ мощность, нагрев под­ложек, давление и расход газа, состав газовой смеси и т. д.) зависят от обрабатываемого материала и конструктивных особенностей газоразрядного устройства. Формируемые этим способом слои имеют ряд преимуществ в сравнении с полу­ченными термическим путем. Так, например, для тонких слоев нитрида или оксинитрида кремния это прежде всего лучшие электрические характеристики пробоя, стабильность зарядовых характеристик слоя при термополевых испыта­ниях, снижение потенциального барьера для носителей на границе нитрированного диэлектрика с подложкой для умень­шения питающих напряжений РПЗУ с электрическим пе­репрограммированием.

Подводя итоги обзора использования плазмы СВЧ разря­да в технологии микроэлектроники, необходимо отметить, что перспективы ее широкого внедрения в промышленность объясняются прежде всего тем, что реализуемым на ее осно­ве процессам присущи высокая энергетическая эффектив­ность, селективность, большая скорость и производитель­ность. Важным фактором является также и то, что в СВЧ разряде удается получить параметры плазмы (степень иони­зации, температура электронов и удельный энерговклад), близкие к оптимальным для осуществления большинства плазменных процессов.