Атомно-слоевое осаждение нитрида титана (TiN) с применением удаленного источника плазмы

Конформное осаждение пленки TiN на поверхность глубокого тренча с увеличивающимся аспектным соотношением. Равномерная толщина покрытия в 40 нм на всей поверхности.

Покрытие TiN толщиной 50 нм, осажденное на поверхность тренча глубиной 100 мкм. Аспектное соотношение 300:1.

​
Покрытие TiN толщиной 50 нм на поверхности тренча (шероховатость присутствует из-за того, что травление проходило по технологии Бош-процесса).

Технологические особенности:

• Прекурсор: TiCl₄;
• Плазмообразующие газы: N₂/H₂;
• Temperature controlled vapour draw;
• Доза прекурсора контролируется быстродействующей системой подачи газов;
• Температура осаждения: 100-500°C;
• Время цикла < 12с для пластины диаметром 200 мм (цикл короче для пластин меньшего диаметра ~9 c);
• 0.33 A/цикл (при насыщенной дозе прекурсора);
• 1.65 A/мин, 10 нм/час (для 200 мм подложки).

Результаты:

• Равномерность: ±0.5%;
• Сопротивление < 175 мкОм см (равномерность ±2%);
• Качественный процесс при 350°C (550°C для получения аналогичного покрытия методом термического ALD);
• Содержание Cl < 1%.

Энергорассеивающая рентгеновская спектроскопия (EDS) пленки TiN расположенной внизу тренча Si пластины.

Зависимость толщины пленки наносящийся за цикл от концентрации прекурсора TiCl₄ (подложка 200 мм).

Рост пленки за цикл в зависимости от времени горения плазмы.

Зависимость содержания Cl в пленке и её сопротивления от времени горения плазмы. Чем больше время горения разряда, тем выше качество пленки.

Схематическое изображение самоограничивающихся этапов нанесения пленки нитрида титана (TiN):

​Шаг 1. Реакция с металлическим прекурсором	​Шаг 2. Продувка	Шаг 3. Реакция с неметаллическим прекурсором​	Шаг 4. Продувка
​​	​	​	​
​	​	​	​