In dieser Arbeit werden mit Inductively Coupled Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (ICPECVD)-Verfahren abgeschiedene Siliziumnitridfilme untersucht. Zur Charakterisierung wurden mehrere Parameter wie Plasmaleistung, Substrattemperatur, Depositionszeit und Verhältnis der Prozessgase variiert und anschließend die Eigenschaften der Filme untersucht und verglichen.
Die untersuchten Eigenschaften der abgeschiedenen Filme sind die deponierte Schichtdicke, die Brechzahl des Films, die Oberflächenbeschaffenheit sowie die Rauheit der Filmoberfläche. Die Brechzahl und die Schichtdicke der Filme sind mithilfe der Ellipsometrie ermittelt worden. Die Oberflächenbeschaffenheit und die Rauheit wurden mit dem Rasterkraftmikrosop untersucht.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen zum Depositionsverfahren
2.1 CVD Verfahren
2.2 Filmwachstum
2.3 Reaktoraufbau
3 Grundlagen zur Charakterisierung der Proben
3.1 Messung am Ellipsometer
3.2 Oberflächenuntersuchung am AFM
4 Probenpräparation
5 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse
5.1 Untersuchung der Depositionsrate und der Brechzahl.
5.1.1 Depositionsrate
5.1.2 Brechzahl
5.2 Topografische Aufnahmen am AFM
6 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (ICPECVD) von Siliziumnitridfilmen, um den Einfluss variabler Prozessparameter auf die Materialeigenschaften wie Schichtdicke, Brechzahl und Oberflächenbeschaffenheit zu analysieren.
- Einfluss der Plasmaleistung auf Abscheiderate und Filmqualität
- Optimierung der Substrattemperatur zur Minimierung der Oberflächenrauheit
- Untersuchung des Filmwachstums und der Inselbildung mittels AFM
- Analyse der Brechzahl in Abhängigkeit von Prozessparametern
Auszug aus dem Buch
5.1.1 Depositionsrate
Als Erstes wird auf die Änderungen der Depositionsrate (r) in Abhängigkeit von den Variationen der Parameter eingegangen.
Temperaturabhängigkeit
Abb. 5.1 zeigt, dass die Depositionsrate sehr schwach von der Substrattemperatur abhängt. Aus dem Diagramm wird deutlich, dass es kleine Abweichungen in der Depositionsrate zwischen den Depositionszeiten (td) gibt, aber die Depositionsrate bleibt bei dem Wert 25 < r < 30 nm/min. Han et al. kommen zum ähnlichen Ergebnis [22]. Bei T = 200°C ist zu sehen, dass der Wert r = 67.74 nm/min bei td = 230 s erreicht wurde, es könnte sich dabei um einen Messfehler handeln. Die steigende Depositionsrate kann mit den chemischen Reaktionen, die auf der Substratoberfläche stattfinden, begrundet werden. Es wird erwähnt, dass auf der Substratoberfläche aufgrund mit Temperatur steigender thermischer Energie, die Reaktanden schneller absorbiert werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung stellt die Bedeutung von Siliziumnitrid in der Mikroelektronik dar und erläutert die Zielsetzung der Untersuchung von ICPECVD-abgeschiedenen Filmen.
2 Grundlagen zum Depositionsverfahren: Dieses Kapitel behandelt die verschiedenen CVD-Verfahren, das Filmwachstum und den spezifischen Reaktoraufbau der Anlage Sentech SI-500 D-M.
3 Grundlagen zur Charakterisierung der Proben: Es werden die Messmethoden Ellipsometrie zur Bestimmung von Schichtdicke und Brechzahl sowie die Rasterkraftmikroskopie zur Analyse der Oberflächenrauheit erläutert.
4 Probenpräparation: Das Kapitel beschreibt den Reinigungsprozess der Siliziumwafer und die Vorbereitung der Proben vor dem Einbringen in den Reaktor.
5 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse: Hier werden die experimentellen Ergebnisse hinsichtlich Depositionsrate, Brechzahl und Oberflächenstruktur in Abhängigkeit von variierten Parametern diskutiert.
6 Zusammenfassung: Dieses Kapitel fasst die gewonnenen Erkenntnisse über den Einfluss der Prozessparameter auf die Siliziumnitridfilme zusammen und gibt einen Ausblick auf weiterführende Analysemöglichkeiten.
Schlüsselwörter
Siliziumnitrid, ICPECVD, Plasmaleistung, Substrattemperatur, Depositionsrate, Brechzahl, Rasterkraftmikroskopie, AFM, Ellipsometrie, Oberflächenrauheit, Schichtdicke, Gasphasenabscheidung, Mikroelektronik, Prozessgase, Inselbildung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der plasmaunterstützten Abscheidung und der physikalischen Charakterisierung von Siliziumnitridfilmen mittels ICPECVD-Verfahren.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Themenfelder umfassen die CVD-Prozesstechnik, das Filmwachstum bei niedrigen Temperaturen sowie die messtechnische Erfassung der Schichtqualität.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die systematische Variation von Parametern wie Plasmaleistung und Temperatur, um deren Einfluss auf die Wachstumsrate und die optischen sowie topografischen Filmeigenschaften zu bestimmen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es werden die Ellipsometrie für optische Eigenschaften und die Rasterkraftmikroskopie (AFM) für die topografische Analyse eingesetzt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil analysiert detailliert die Messergebnisse der Depositionsrate, der Brechzahl sowie die Rauheit der Proben bei variierenden Prozessbedingungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Siliziumnitrid, ICPECVD, Brechzahl, Rauheit und Oberflächenstruktur.
Warum ist das gewählte ICPECVD-Verfahren vorteilhaft?
Es ermöglicht die Abscheidung qualitativ hochwertiger Schichten bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen, was besonders für temperaturempfindliche Anwendungen relevant ist.
Welchen Einfluss hat die Temperatur auf das Filmwachstum?
Höhere Substrattemperaturen führen generell zu einer glatteren Oberfläche, da die Reaktanden auf der Oberfläche thermische Energie aufnehmen und sich gleichmäßiger anordnen können.
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- Stefan Zaengler (Author), 2014, Plasmaunterstützte Abscheidung und Charakterisierung von Siliziumnitridfilmen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1001886
