Оборудование. 
Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных средств. 
Интегральные схемы

На Рис. 10.1, а, б и 10.2, а, б показаны четыре основных типа реакторов.

На Рис. 10.1, а, представлен реактор с горячими стенками, работающий при пониженном давлении и используемый для осаждения поликремния, оксида и нитрида кремния. Реактор состоит из кварцевой трубы, нагреваемой в трехзонной печи. Газовая смесь поступает с одного конца трубы и откачивается с другого. Давление в реакционной камере обычно составляет.

30. .250 Па, температура 300…900°С, расход газа 100… 1000 см³/мин в пересчете на атмосферное давление. Подложки (50…200 шт.) устанавливаются вертикально, перпендикулярно газовому потоку, в кварцевой лодочке. Для изменения динамики газового потока иногда применяют специальные обтекатели. Достигаемая однородность толщины пленок ± 5%.

Основные преимущества данных реакторов:

• — превосходная однородность пленок, но толщине;
• — возможность обработки подложки диаметром до 150дш;
• — большой объем загрузки.

К недостаткам относится: низкая скорость осаждения; использование ядовитых, легковоспламеняющихся, способствующих развитию коррозии газов.

Рис. 10.1. Конструкции реакторов для химического осаждения из парогазовых смесей.

а) — реактор с горячими стенками, работающий при пониженном давлении: 1 — вход пирогазовой смеси, 2 — шлюз, 3 — манометр, 4 — трехзонная печь, 5 — подложки, 6 — откачка.

б) — реактор непрерывного действия, работающий при атмосферном давлении: 1 — нагреватель, 2 — подложки, 3 — конвейерная лента, 4 — выход парогазовой смеси На Рис. 10.1, б представлен реактор с непрерывной загрузкой, работающий при атмосферном давлении. Данный реактор используется для осаждения двуокиси кремния. Подложки проходят через реакционную камеру на конвейерной ленте. Реакционные газы, протекают через центральную часть реактора, отсекаются от атмосферы быстрыми потоками азота. Подложки нагреваются конвективным нагревом.

Достоинства этого реактора: высокая пропускная способность; хорошая однородность пленки; возможность обрабатывать подложки большого диаметра.

К недостаткам относят: большой расход газов и необходимость частой очистки реактора.

На Рис. 10.2, а представлен плазмохимический реактор с радиальным распределением газового потока. Реакционная камера представляет собой стеклянный или алюминиевый цилиндр, содержащий внутри два плоских алюминиевых электрода в верхней и нижней частях камеры. Образцы размещаются на нижнем заземленном электроде. Высокочастотное напряжение создает тлеющий разряд между электродами. Газовый поток протекает через камеру в радиальных направлениях. Нижний заземленный электрод нагревается до 100…4()0°С резистивным нагревателем или инфракрасным источником излучения.

Такие реакторы используются для плазмохимического осаждения двуокиси или нитрида кремния. Достоинство данных реакторов — низкая температура осаждения. Недостатки: ограниченная емкость реактора; загрузка и выгрузка подложек ручная; возможность загрязнения подложек падающим сверху рыхлым осадком с нагретых частей камеры.

На Рис. 10.2,6 представлен плазмохимический реактор с горячими стенками, у которого устранены многие недостатки, присущие реактору с радиальным распространением газового потока. В них процесс осаждения протекает в кварцевой трубе, нагреваемой в печи. Подложки устанавливаются вертикально, параллельно газовому потоку. Набор электродов, на которых крепятся подложки, представляют собой длинные графитовые или алюминиевые полоски. Электроды подсоединены к ВЧгенератору, создающему тлеющий разряд между электродами.

Достоинством этих реакторов является большая емкости и низкая температура осаждения. Недостатком является возможность образование пылинок при установке электродов, которые попадают на поверхность подложки, а также загрузка и выгрузка подложек проводится вручную.

Рис. 10.2. Конструкции реакторов плазмохимического осаждения, а) — рсактор с параллельным расположением электродов: 1 — вход парогазовой смеси, 2 — изолированный ВЧ-ввод, 3 — стеклянный цилиндр,.

4 — алюминиевые электроды, 5 — вход парогазовой смеси, 6 — откачка, 7 — нагреваемый пьедестал, 8 — плазма; б) — реактор с горячими стенками; 1 — вход парогазовой смеси, 2 — шлюз, 3 — манометр, 4 — трехзонная печь, 5 — графитовые электроды, 6 — откачка, 7 — ВЧ-электрод, 8 — плазма тлеющего разряда.