DD264344A3 - Method and circuit arrangement for producing or etching layers on semiconductor substrates under the action of plasma - Google Patents
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- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/515—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using pulsed discharges
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Herstellung einer Schicht auf Halbleitersubstraten oder zum Aetzen von Schichten auf Substraten unter Plasmaeinwirkung. Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf die Halbleitertechnik und hat eine Verbesserung der Homogenitaet der Schichtabscheidung bzw. des -abtrages unter Plasmaeinwirkung zum Ziel. Die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erhoehung der Gleichmaessigkeit der Schichtabscheidung bzw. des -abtrages anzugeben, wird dadurch geloest, dass die Spannung des zugehoerigen HF-Generators waehrend der Schichtbearbeitung mehrfach unter bestimmten Bedingungen unterhalb der Plasmabrennspannung abgesenkt wird. Eine Schaltungsanordnung zeigt die Moeglichkeit der Realisierung des Verfahrens auf.The invention relates to a method and a circuit arrangement for producing a layer on semiconductor substrates or for etching layers on substrates under the action of plasma. The field of application of the invention extends to semiconductor technology and has the aim of improving the homogeneity of the layer deposition or removal under the action of plasma. The object of the invention to provide a method for increasing the uniformity of the layer deposition or removal, is achieved in that the voltage of the associated RF generator is lowered several times during the layer processing under certain conditions below the plasma arc voltage. A circuit arrangement shows the possibility of implementing the method.
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Herstellung einer Schicht auf Halbleitersubstraten mittels chemischer Gasphasenabscheidung unter Einwirkung eines Plasmas oder zum Plasmaätzen von Substraten in evakuierten Bearbeitungsräumen.The invention relates to a method and a circuit arrangement for producing a layer on semiconductor substrates by means of chemical vapor deposition under the action of a plasma or for plasma etching of substrates in evacuated processing spaces.
Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Halbleitertechnik bevorzugt anwendbar und dient der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente.The invention is preferably applicable in the field of semiconductor technology and serves for the production of microelectronic components.
Sowohl für die Prozesse der chemischen Gasphasenabscheidung mit Plasmaanregung als auch für Plasmaätzprozesse werden Hochfrequenzplasmen eingesetzt. Die erforderliche hochfrequente Schwingung wird durch Hochfrequenzgeneratoren (HF-Generatoren) erzeugt, deren Frequenzbereich sich von 100KHz bis einige MHz erstreckt, wobei röhren- oder transistorbestückte Generatoren zum Einsatz gelangen.High-frequency plasmas are used both for the processes of chemical vapor deposition with plasma excitation and for plasma etching processes. The required high-frequency oscillation is generated by high-frequency generators (RF generators) whose frequency range extends from 100 kHz to several MHz, using tubular or transistor-equipped generators.
Die HF-Generatoren erzeugen eine periodische Schwingung mit mehr oder weniger konstanter Frequenz innerhalb eines gewählten Frequenzbereiches und einer Spannungsamplitude, die von der geometrischen Gestaltung des Arbeitsraumes einschließlich der Elektroden, dem Reaktionsgasdruck, der Gasart und der erforderlichen Leistung abhängig ist. Die Brennspannung eines Plasmas ist nahezu konstant, se daß die Leistungsänderung vorwiegend eine Stromänderung zur Folge hat. Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Prozesse werden die Einflußfaktoren, wie Gaszusammensetzung, Reaktionsgasdruck, Reaktor- oder Arbeitsraumtemperatur und Leistung durch entsprechende Regelkreise konstant gehalten. Es ist weiterhin bekannt, die Zusatzanregung durch Hochfrequenzplasma oder Photonenstrahlung während eines Abscheidenprozesses in rohrförmigen Reaktionsbehältern periodisch zu unterbrechen. Die Unterbrechung der Plasma- oder Photoneneinwirkung hat zur Folge, daß während der Unterbrechung verbrauchtes Reaktionsgas abgeführt werden kann, wodurch die am Ende des Reaktionsbehälters und dem Eingang des Frischgasstromes entfernt an Trägerelementen angeordnet ι Halbleitersubstrate mit der gleichen Frischgasmenge versorgt werden können, wie die im Gaseingangsbereich befindlichen Halbleitersubstrato. Die Dauer der Unterbrechung dieser Zusatzanregung wird deshalb abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Reaktionsbehälter gewählt und liegt im Sekunder bereich.The RF generators generate a periodic vibration of more or less constant frequency within a selected frequency range and a voltage amplitude, which is dependent on the geometric design of the working space including the electrodes, the reaction gas pressure, the gas type and the required power. The burning voltage of a plasma is almost constant, se that the change in power mainly results in a change in current. To increase the reproducibility of the processes, the influencing factors, such as gas composition, reaction gas pressure, reactor or working space temperature and power are kept constant by appropriate control circuits. It is also known to periodically interrupt the additional excitation by high-frequency plasma or photon radiation during a deposition process in tubular reaction vessels. The interruption of the plasma or photon action has the consequence that during the interruption spent reaction gas can be removed, whereby the arranged at the end of the reaction vessel and the entrance of Frischgasstromes carrier elements ι semiconductor substrates can be supplied with the same amount of fresh gas, as in the gas input area located semiconductor substrate. The duration of the interruption of this additional excitation is therefore chosen depending on the flow rate of the gas in the reaction vessel and is in the secondary range.
Der Nachteil der beschriebenen Lösungen besteht insbesondere darin, daß die Homogenität des Piasmas über größere Flächen nicht gewährleistet werden kann, da bevorzugte Brennstrecken oder -räume durch unvermeidbare Geometriefehler entstehen. Die Folge davon sind unterschiedliche Ätz- bzw. Abscheideraten über ein Halbleitersubstrat bzw. eine in dem Reaktionsbehälter befindliche Charge von Halbleitersubstraten.The disadvantage of the solutions described is, in particular, that the homogeneity of the Piasma over larger areas can not be guaranteed because preferred burning distances or spaces caused by unavoidable geometric errors. The consequence of this is different etching or deposition rates over a semiconductor substrate or a charge in the reaction container of semiconductor substrates.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel de· Erfindung besteht darin, die Homogenität der Schichtsbscheidung bzw. des Schichtabtrages unter Einwirkung eines Plasmas zu verbessern, um die Ausbeute an mikroelektronischen Schaltkreisen zu erhöhen.The aim of the invention is to improve the homogeneity of the layer deposition or the layer removal under the action of a plasma in order to increase the yield of microelectronic circuits.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung anzugeben, die es ermöglicht, die Homogenität des Plasmas bei plasmagestützter Gasphasenabscheidung oder Plasmaätzprozessen zu verbessern, wodurch eine Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Schichtabscheidung bzw. des Schichtabtrages bei der Bearbeitung von Halbleitersubstraten erfolgen soll.The invention has for its object to provide a method and a circuit arrangement which makes it possible to improve the homogeneity of the plasma in plasma-assisted vapor deposition or plasma etching processes, whereby an increase in the uniformity of the layer deposition or Schichtabtrages should be done in the processing of semiconductor substrates.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die hochfrequente Wechselspannung der einer rAccording to the invention the object is achieved in that the high-frequency AC voltage of a r
Plasmabearbeitungsanlage zugeordneten Spannungsquelle während der Schichtabscheidung aus der Gasphase oder des Schichtabtrages mehrfach unter die Brennspannung des Plasmas gesenkt wird. Dabei wird die Zeit der Schichtabscheidung oder des Schichtabtrages im Unterspannungsbereich größer gewählt, als die Lebensdauer der ionisierten Gasmoleküle ist. Die Wirkzeit, in der die hochfrequente Wechselspannung größer oder gleich der Zünd- bzw. Brennspannung des Plasmas ist, ist dabei kleiner als die Zeit, die die Ausbildung bevorzugter stationärer Brennstrecken oder -räume benötigt.Plasma processing plant associated power source is lowered several times during the deposition of layer from the gas phase or Schichtabtrages below the burning voltage of the plasma. In this case, the time of the layer deposition or the layer removal in the low voltage range is selected to be greater than the lifetime of the ionized gas molecules. The effective time in which the high-frequency AC voltage is greater than or equal to the ignition or burning voltage of the plasma is less than the time required for the formation of preferred stationary firing ranges or spaces.
Vorzugsweise werden die Bearbeitungszeit im Unterspannungsbereich sowie die Zeit der die Zünd- und Brennspannung übersteigenden hochfrequenten Wechselspannung in Abhängigkeit vom Reaktionsgasdruck und der zur BearbeitungPreferably, the processing time in the low voltage range and the time of the ignition and burning voltage exceeding high-frequency alternating voltage depending on the reaction gas pressure and for processing
eingesetzten Gasart im Bereich zwischen 0,1 und 100ms eingestellt. < set gas type in the range between 0.1 and 100ms. <
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Steuergenerator, der mit 'The circuit arrangement according to the invention for carrying out the method consists of a control generator which is equipped with '
einem Verknüpfer verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Leistungsverstärker in Verbindung steht und der einen zweitenconnected to a linker whose output is connected to a power amplifier and a second
Eingang für die Signale des Pulsgenerators aufweist. Der Ausgang des Leistungsverstärkers wiederum ist mit einem Meßglied !Having input for the signals of the pulse generator. The output of the power amplifier is in turn with a measuring element!
verbunden, dessen Ausgänge einerseits entweder über eine Anpassung mit einem Bearbeitungsraum einer plasmagestützten jwhose outputs on the one hand either via an adjustment with a processing space of a plasma-assisted j
Bearbeitungsanlage und andererseits mit einem Regelverstärker verbunden sind, wobei der Regelverstärker einen Eingang für jProcessing plant and on the other hand connected to a control amplifier, wherein the control amplifier has an input for j
einen Sollwert und einen Ausgang aufweist, der mit dom Pulsgenerator verbunden ist, oder daß das Meßglied über ein ja setpoint and an output, which is connected to dom pulse generator, or that the measuring element via a j
Symmetrierglied mit einer Anpassung in Verbindung steht, deren Ausgänge mit den Elektroden des Bearbeitungsraumes IBalancing is associated with an adjustment whose outputs with the electrodes of the processing space I
verbunden sind.are connected.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung wird eine homogene Schichtverteilung bei Abscheideprozessen oder einBy using the solution according to the invention is a homogeneous layer distribution in deposition or a
homogener Schichtabtrag bei Ätzprozessen erreicht, womit eine Ausbeutesteigcrung an beispielsweise mikroelektronischen !Homogeneous layer removal achieved in etching processes, thus increasing the yield of, for example, microelectronic!
Bauelementen erzielt werden kann. jComponents can be achieved. j
Es ist weiterhin möglich, daß jeweils nach dem Zünden des Plasmas mit einer leistungsunabhängigen hochfrequentenIt is also possible that in each case after the ignition of the plasma with a power-independent high-frequency
Wechselspannung und einem leistungsunabhängigen Wechselstrom gearbeitet werden kann, wodurch zusätzlich die IAC voltage and a power-independent alternating current can be worked, which additionally the I
Homogenität des Plasmas beeinflußt werden kann. Homogeneity of the plasma can be influenced.
Ausführungsbeispiel . 'Embodiment. '
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand von zwei Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and with reference to two drawings.
Gemäß der Fig. 1 wird im Steuergenerator 1 eine hochfrequente Schwingung mit einer Grundfrequenz erzeugt. Diese iAccording to FIG. 1, a high-frequency oscillation having a fundamental frequency is generated in the control generator 1. This i
Grundfrequenz f0 wird in dem nachgeschalteten Verknüpfer 2 mit den Impu'ien eines Pulsgenerators 4 überlagert, dessenFundamental frequency f 0 is superimposed in the downstream linker 2 with the pulses of a pulse generator 4 whose
Impulse eine Periodendauer von T = 0,1 bis 100ms aufweisen. Die Impulslän je t der vom Pulsgenerator ausgehenden Impulse ,Pulses have a period of T = 0.1 to 100ms. The pulse length per t of pulses emanating from the pulse generator,
beträgt im Bereich — = 0,05 bis 0,95, so daß am Eingang des Leistungsverstärkers 3 die Grundfrequenz fo für die Zeit t mit einer jis in the range - = 0.05 to 0.95, so that at the input of the power amplifier 3, the fundamental frequency f o for the time t with a j
Wiederholfrequenz fw = — anliegt und auf die notwendige Leistung verstärkt wird. Dabei muß T -1 größer sein, als die iRepeat frequency f w = - is applied and amplified to the necessary power. In this case, T -1 must be greater than the i
Lebensdauer der ionisierten Gasmoleküle, und die Impulslänge t muß kleiner sein als die Zeit, die zur Ausbildung stationärer · Brennstrecken und Brennräume innerhalb des Bearbeitungsraumes 9 notwendig ist.Life of the ionized gas molecules, and the pulse length t must be smaller than the time necessary for the formation of stationary · Brennstrecken and combustion chambers within the processing space 9.
Gleichzeitig wird mittels der Zeit t, in der die hochfrequente Wechselspannung oberhalb der Zünd- und Brennspannung des jAt the same time by means of the time t, in which the high-frequency AC voltage above the ignition and burning voltage of the j
Plasmas liegt, die abgegebene Wirkleistung Pi der Wechselspannung geregelt. Dazu wird die vom Leistungsverstärker 3 jPlasmas is regulated, the delivered active power Pi of the AC voltage. For this purpose, the j 3 from the power amplifier
abgegebene Wirkleistung P1 in einem nachgeschalteten Meßglied 6 gemessen und in oinem Regelverstärker 5 mit dem ;delivered active power P 1 measured in a downstream measuring element 6 and in oinem control amplifier 5 with the;
vorgegebenen Sollwert P, verglichen. Das Signal des Regelverstärkers δ bee:nflußt die Impulslänge t der im Pulsgenerator 4 '· predetermined setpoint P, compared. The signal of the control amplifier δ bee : supplies the pulse length t of the pulse generator 4 ' in the pulse generator 4 '.
erzeugten Impulse so, daß die Abweichung zwischen dem Soll- und Istwert der Wirkleistung ein Minimum aufweist. >generated pulses so that the deviation between the setpoint and actual value of the active power has a minimum. >
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 1 ist der Steuergenerator 1 mit einem Verknüpfer 2 iIn the circuit arrangement according to the invention shown in FIG. 1, the control generator 1 with a linker 2 i
verbunden, der einerseits mit einem Leistungsverstärker 3 in Verbindung steht und andererseits mit einem Pulsgenerator 4 jconnected, on the one hand with a power amplifier 3 in conjunction and on the other hand with a pulse generator 4 j
verbunden ist. An den Leistungsverstärker 3 ist ein Meßglied 6 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Bearbeitungsraum 9 jconnected is. To the power amplifier 3, a measuring element 6 is connected, whose output to the processing space 9 j
gekoppelt ist. Vom Meßglied 6 ist eine Verbindung zu einem Regelverstärker 5 vorgesehen, der mit dem Pulsgenerator 4 j , verbunden ist und zum anderen den Eingang für einen vorgegebenen Sollwert P, aufweist. In der Schaltungsanordnung gemäß 'is coupled. From the measuring element 6, a connection to a control amplifier 5 is provided, which is connected to the pulse generator 4 j, and on the other hand, the input for a predetermined setpoint P. In the circuit arrangement according to '
der Fig. 2 ist zusätzlich an diis Meßglied Ö ein Symmetrieglied 7 angeschlossen, dessen Ausgänge über eine Anpassung 8 mit den2 is in addition to diis measuring element Ö a symmetry member 7 connected to the outputs via an adaptation 8 with the
Elektroden des Bearbeitur.gsraumes 9 verbunden sind. jElectrodes of Bearbeitungsur.gsraumes 9 are connected. j
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28943386A DD264344A3 (en) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Method and circuit arrangement for producing or etching layers on semiconductor substrates under the action of plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28943386A DD264344A3 (en) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Method and circuit arrangement for producing or etching layers on semiconductor substrates under the action of plasma |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD264344A3 true DD264344A3 (en) | 1989-02-01 |
Family
ID=279464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DD28943386A DD264344A3 (en) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Method and circuit arrangement for producing or etching layers on semiconductor substrates under the action of plasma |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD264344A3 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2417251A (en) * | 2004-08-18 | 2006-02-22 | Nanofilm Technologies Int | Removing material from a substrate surface using plasma |
-
1986
- 1986-04-21 DD DD28943386A patent/DD264344A3/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2417251A (en) * | 2004-08-18 | 2006-02-22 | Nanofilm Technologies Int | Removing material from a substrate surface using plasma |
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