DE19718517C2 - Process for applying diamond to a microelectronic component - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Diamant auf einem mikroelektronischen Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der US 5 087 959 A bekannt ist.The invention relates to a method for applying diamond on a microelectronic component according to the preamble of Claim 1, as is known from US 5 087 959 A.
Bei dem aus der US 5 087 959 A bekannten Verfahren sind auf einem Wachstumssubstrat mikroelektronische Bauteile angeord net. Darauf wird durch Sputtern von Graphit ganzflächig eine als Schutz- und Passivierungsschicht dienende Diamantschicht aufge bracht. Zur Herstellung von Kontaktöffnungen in der Diamant schicht ist ein Plasmaätzen erforderlich.In the method known from US Pat. No. 5,087,959 A, the microelectronic components arranged on a growth substrate net. A graphite is then sputtered over the entire surface Protective and passivation layer serving diamond layer brings. For making contact openings in the diamond plasma etching is required.
Bei der industriellen Herstellung werden aus Kostengründen zumeist mehrere Bauteile auf einem Wachstumssubstrat angeordnet. Nach der Abscheidung der Diamantschicht werden die Bauteile anschließend voneinander insbesondere durch Sägen getrennt, womit eine hohe Ausschußrate verbunden ist. Dies ist u. a. ein Grund dafür, daß diese Bautei le immer noch sehr teuer sind. Des weiteren ist die Haltbarkeit der Diamantschicht auf den Bauteilen aufgrund sich aufbauender und/oder bestehender Spannungen zwischen den unterschiedlichen Materialien z. T. sehr gering. Somit ist auch bei diesem Her stellungsverfahren die Ausschußrate hoch, da es bspw. auf grund der Spannungen immer noch zu einer Ablösung der Diamant schicht von einem Bauteil kommt.At the industrial For cost reasons, several components are usually manufactured arranged on a growth substrate. After the deposition the diamond layer, the components are then separated from each other especially separated by sawing, which means a high scrap rate connected is. This is u. a. a reason that this building le are still very expensive. Furthermore, the durability the diamond layer on the components due to building up and / or existing tensions between the different ones Materials e.g. T. very low. Thus, also with this Her the rejection rate is high because it is, for example due to the tensions still causing the diamond to detach layer comes from a component.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, das Herstellungsverfahren für das Bauteil dahingehend zu verbessern, daß die Herstellungsko sten für das mikroelektronische Bauteil bei möglichst guter Qualität des Bauteils gesenkt werden. The object of the invention is the manufacturing process for to improve the component in such a way that the production co most for the microelectronic component with the best possible Quality of the component can be reduced.
Die Aufgabe wird bei einem zugrundegelegten Verfahren mit den kennzeichnenden Verfahrensschritten des Anspruchs 1 gelöst.The task is carried out with the characterizing method steps of claim 1 solved.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprü chen entnehmbar.Advantageous embodiments of the invention are the dependent claims Chen removable.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigtEmbodiments of the invention are based on the figures explained. It shows
Fig. 1 ein Bauteil mit darauf angeordneter und aus Diamantbe zirken gebildeter Diamantschicht, Fig. 1 is a member having disposed thereon and from Diamantbe circuses formed diamond layer,
Fig. 2 eine Prinzipskizze einer CVD-Anlage zur Abscheidung von Diamant auf Substraten, Fig. 2 is a schematic diagram of a CVD apparatus for deposition of diamond on substrates,
Fig. 3 eine Detailzeichnung eines Substrathalters, Fig. 3 is a detailed drawing of a substrate holder,
Fig. 4 eine Detailzeichnung einer Düse für das CVD-Verfahren mittels Arcjet und Fig. 4 is a detailed drawing of a nozzle for the CVD process using Arcjet and
Fig. 5 eine Detailzeichnung einer Abdeckung. Fig. 5 is a detailed drawing of a cover.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines quer zur Flachseite eines aus einem aus weitgehend monokristallinem Silizium oder Galliu marsenid gefertigten Wachstums-Substrats 35 geführten Schnittes eines mikroelektronischen Bauteils 33 dargestellt.In Fig. 1 a section is shown of a transverse to the flat side of a guided from a largely made of monocrystalline silicon or Galliu marsenid growth substrate 35 section of a microelectronic member 33.
Das Bauteil 33 ist unter einer funktionellen Verwendung des Ma terials des Wachstums-Substrats 35 hergestellt. Eine funktio nelle Verwendung ist dahingehend zu verstehen, daß im Bereich eines Bauteiles 33 das Wachstums-Substrat 35 eine oder mehrere vergrabene Funktionsschichten 38 aufweist. Bei den vergrabenen Funktionsschichten 38 kann es sich um n- oder p-dotierte Halb leiterschichten oder um intrinsisch leitende Halbleiterschich ten handeln, wobei die Dotierung auf übliche Weise, insbesonde re durch Diffusion und/oder Ionenimplantation, vorgenommen wird.The component 33 is produced using the material of the growth substrate 35 in a functional manner. A functional use is to be understood in that the growth substrate 35 has one or more buried functional layers 38 in the region of a component 33 . The buried functional layers 38 can be n- or p-doped semiconductor layers or intrinsically conductive semiconductor layers, the doping being carried out in the usual way, in particular by diffusion and / or ion implantation.
Auf den vergrabenen Funktionsschichten 38 sind elektrisch iso lierende Isolationsschichten 37 angeordnet, die aus SiO2 oder undotiertem Diamant bestehen und die zweckmäßigerweise aus ei ner Gas- und/oder Flüssigkeitsphase epitaktisch abgeschieden sind.On the buried functional layers 38 electrically insulating insulating layers 37 are arranged, which consist of SiO 2 or undoped diamond and which are expediently deposited epitaxially from a gas and / or liquid phase.
In der Ebene der Flachsseite des Wachstums-Substrats 35 sind zwischen der Isolationsschicht 37 bzw. den vergrabenen Funkti onsschichten 38 Leiterbahnen 39 angeordnet, die im Ausführungs beispiel aus Aluminium bestehen.In the plane of the flat side of the growth substrate 35 , 38 conductor tracks 39 are arranged between the insulation layer 37 or the buried functional layers, which in the embodiment consist of aluminum, for example.
Oberhalb einer Isolationsschicht 37 ist eine weitere Funktions schicht 36 angeordnet, die günstigerweise in einem allgemein bekannten Abscheideprozeß aus einer Gasphase und/oder einer übersättigten Flüssigkeit abgeschieden wird.Above an insulation layer 37 , a further functional layer 36 is arranged, which is advantageously deposited in a generally known deposition process from a gas phase and / or a supersaturated liquid.
Das Wachstums-Substrat 35 und die direkt auf ihm angeordneten Funktionsschichten 36, 37 und 38 des Bauteiles 33 bilden ein Substrat 2 mit einer außenliegenden Substratoberfläche 6.The growth substrate 35 and the functional layers 36 , 37 and 38 of the component 33 arranged directly on it form a substrate 2 with an outer substrate surface 6 .
Auf die Substratoberfläche 6 und auch zumindest teilweise ober halb der Leiterbahnen 39 sind einzelne Diamantbezirke einer po lykristallinen Diamantschicht 34 angeordnet. Die Diamantschicht 34 wird insbesondere mittels eines CVD-Arcjet-Verfahrens aus einer Gas/Plasmaphase in polykristalliner Form abgeschieden.Individual diamond regions of a polycrystalline diamond layer 34 are arranged on the substrate surface 6 and also at least partially above half of the conductor tracks 39 . The diamond layer 34 is deposited in particular from a gas / plasma phase in polycrystalline form by means of a CVD arcjet process.
Die Diamantbezirke der Diamantschicht 34 sind räumliche vonein ander getrennt, so daß auch nach der Abscheidung der Diamant schicht 34 die Substratoberfläche 6 des Substrats 2 bereichs weise noch freiliegt. Insbesondere werden derartige freiliegen de Bereiche der Substratoberfläche 6 an Kontaktstellen 40 vor gesehen, an denen das Bauteil 33 elektrisch kontaktiert wird. The diamond areas of the diamond layer 34 are spatially separated from each other, so that even after the deposition of the diamond layer 34, the substrate surface 6 of the substrate 2 is still partially exposed. In particular, such exposed areas of the substrate surface 6 are seen at contact points 40 at which the component 33 is electrically contacted.
Durch die Aufteilung der Diamantschicht 34 in einzelne räumlich voneinander getrennte Diamantbezirke ist u. a. die Spannung zwi schen der Diamantschicht 34 und der Substratoberfläche 6 des darunter angeordneten Bauteils 33 zumindest vermindert.The division of the diamond layer 34 into individual spatially separated diamond regions, among other things, at least reduces the tension between the diamond layer 34 and the substrate surface 6 of the component 33 arranged underneath.
In Fig. 2 ist eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Be schichtung eines Substrats 2, bei der vorliegenden Erfindung eine Komposit-Struktur eines mikroelektronischen Bauteils, mit einer Diamantschicht und zwar in der Art einer Supersonic-DC- Arcjet-Anlage dargestellt. Es handelt sich um eine CVD-Anlage für 6-Zoll-Wafer mit einem Leistungsbereich zwischen 1 und 5 kW.In Fig. 2 is a schematic diagram of a device for loading a substrate 2 , in the present invention, a composite structure of a microelectronic component, with a diamond layer, in the manner of a Supersonic DC Arcjet system. It is a CVD system for 6-inch wafers with a power range between 1 and 5 kW.
Ein zylindrische Reaktor 10 (Rezipient) besteht aus nichtro stendem Stahl in doppelwandiger Ausführung, wodurch eine Küh lung mittels Wasser ermöglicht ist, die über einen Wasseran schluß 13 mit dem Reaktor verbunden ist.A cylindrical reactor 10 (recipient) consists of non-rusting steel in a double-walled design, whereby a cooling is made possible by means of water, which is connected via a water connection 13 to the reactor.
Zur Evakuierung des Reaktorinnerns 14 weist die Vorrichtung ein mit einer Druckregelung 31 versehenes Pumpensystem 15 mit drei Einzelpumpen auf. Der erreichbare Druck liegt bei ca. 10-3 mbar. Als Pumpen sind eine Drehschieberpumpe und zwei Wälzkol benpumpen vorgesehen.In order to evacuate the interior of the reactor 14 , the device has a pump system 15 with three individual pumps, which is provided with a pressure control 31 . The achievable pressure is approx. 10 -3 mbar. A rotary vane pump and two Wälzkol benpumpen are provided as pumps.
Des weiteren weist die Vorrichtung ein Gasversorgungssystem 16 auf, mit dem die für ein Plasma benötigten Gase (Argon und Was serstoff) sowie die für das Diamantwachstum benötigten Prozeß gase, insbesondere Sauerstoff und Methan, in das Reaktorinnere 14 gezielt eingeleitet werden können.Furthermore, the device has a gas supply system 16 with which the gases required for a plasma (argon and water) and the process gases required for diamond growth, in particular oxygen and methane, can be introduced specifically into the reactor interior 14 .
Zur Temperaturbestimmung des Substrats 2 oberhalb 400°C kann es sinnvoll sein, wenn die Vorrichtung ein Wärmepyrometer auf weist.To determine the temperature of the substrate 2 above 400 ° C., it can be useful if the device has a thermal pyrometer.
Innerhalb des evakuierbaren Reaktors 10 ist ein Substrathalter 1 angeordnet, der zur flächigen und gut wärmeleitenden Aufnahme eines vorbehandelten und bereits bekeimten Substrats 2 vorgese hen ist. Die gegenständliche Ausbildung des Substrathalters 1 ist in Fig. 3 dargestellt.Within the evacuable reactor 10 , a substrate holder 1 is arranged, the hen for the flat and good heat-conductive recording of a pretreated and already germinated substrate 2 hen. The physical design of the substrate holder 1 is shown in Fig. 3.
Der Substrathalter 1 weist u. a. einen massiven, rotationssymme trischen und im Querschnitt T-förmig ausgebildeten Block 17 aus Cu auf. In der Mitte des Blocks ist ein Thermoelement 12, das aus Chrom/Aluminium (Cr/Al) gefertigt ist, zur Temperaturmes sung des Substrats 2 hindurchgeführt. Die freie Fläche des grö ßeren Querschnitts des Blocks 17 - im folgenden Substratseite 3 genannt - ist dem Substrat 2 zugewandt. Um seinen dünneren Querschnitt ist in engem und gut wärmeleitenden Kontakt ein Kühlkörper 18 aus Cu angeordnet. Der Kühlkörper 18 weist in seinem Inneren fluidisch durchströmbare Kanäle 19 für eine Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser auf, die mit einem Kühlsy stem 32 verbunden sind.The substrate holder 1 has, inter alia, a solid, rotationally symmetrical and cross-sectionally T-shaped block 17 made of Cu. In the middle of the block, a thermocouple 12 , which is made of chromium / aluminum (Cr / Al), is passed for temperature measurement of the substrate 2 . The free area of the larger cross section of the block 17 - hereinafter referred to as the substrate side 3 - faces the substrate 2 . A copper heat sink 18 is arranged around its thinner cross section in close and heat-conducting contact. The heat sink 18 has channels 19 through which fluid can flow for a cooling liquid, in particular water, which are connected to a cooling system 32 .
Aufgrund des gut wärmeleitenden Kupfers und des innenseitigen Kühlmittelflusses kann mit einem derartigen Substrathalter 1 ein darauf angeordnetes und mit einer gut wärmeleitenden Schicht, bspw. aus Leitsilber, versehenes Substrat 2 während einer Beschichtung mit Diamant auf Temperaturen geringer als 450°C temperiert werden. Allerdings kann mit einer derartigen Kühlung das Substrat 2, bei einer maximalen Temperatur des Was sers von ca. 368 K, nur etwa zwischen 400°C und 500°C tempe riert werden. Des weiteren ist die mögliche Temperaturregelung auch auf einen Bereich von ca. 85°C begrenzt.Owing to the good heat-conducting copper and the internal coolant flow, such a substrate holder 1 can be used to temper a substrate 2 arranged thereon and provided with a highly heat-conducting layer, for example made of conductive silver, during a coating with diamond to temperatures below 450 ° C. However, with such a cooling, the substrate 2 , at a maximum temperature of the water of approx. 368 K, can only be tempered approximately between 400 ° C. and 500 ° C. Furthermore, the possible temperature control is also limited to a range of approx. 85 ° C.
Anstelle des Leitsilbers kann zwischen dem Substrat 2 und der Substratseite auch ein schmaler Spalt angeordnet sein, durch den ein Gas hindurchgeströmt wird, wobei die Temperierung dann durch Konvektion erfolgt. Da dieser Spalt zumeist unterhalb 1 mm beträgt, ist dieser Fall im Sinne dieser Anmeldung ebenfalls als direkte Wärmeleitung zu verstehen.Instead of the conductive silver, a narrow gap can also be arranged between the substrate 2 and the substrate side, through which a gas flows, the tempering then being carried out by convection. Since this gap is usually below 1 mm, this case is also to be understood as direct heat conduction in the sense of this application.
Dies ist für eine Beschichtung bei tieferen Temperaturen, wie sie bei der Diamantbeschichtung von bereits fertigen mikroelek tronischen Bauteilen und hierbei insbesondere von mit Leiter bahnen aus Aluminium versehenen mikroelektronischen Bauteilen notwendig sind, zumindest zum Teil unbefriedigend.This is for a coating at lower temperatures, such as you in the diamond coating of already finished microelek tronic components and in particular with a conductor microelectronic components made of aluminum are necessary, at least partially unsatisfactory.
Um diesen Umstand zu verbessern, weist der Substrathalter 1 auf seiner Substratseite 3 eine innenseitig (Strömungskanäle 11) mit einem Temperier-Gasstrom durchflossene Klimascheibe 4 auf, auf der das Substrat 2 angeordnet ist. Zwischen der Klimaschei be 4 und der Substratseite 3 kann ggf. eine Wärmeisolierschicht 20 angeordnet sein.In order to improve this circumstance, the substrate holder 1 on its substrate side 3 is an inner side (flow channels 11) flowed through by a tempering gas stream air disc 4, on which the substrate 2 is disposed. A thermal insulation layer 20 may optionally be arranged between the climate plate 4 and the substrate side 3 .
Da die Klimascheibe 4 nur mit Stegen 21 zumindest mittelbar an der Substratseite 3 anliegt, wird die Wärme zwischen der Klima scheibe 4 und der Substratseite 3 des Blocks 17 nur bereichs weise direkt kontaktgeleitet. Zwischen dem Block 17 und dem Kühlkörper 18 erfolgt der Wärmeübertrag vollflächig.Since the air plate 4 at least indirectly abutting with webs 21 on the substrate side 3, the heat between the air is disc 4 and the substrate side 3 of the block 17 only contact area directed, directly. The heat transfer takes place over the entire area between the block 17 and the heat sink 18 .
Ferner ist auch eine stegförmige Ausbildung der Klimascheibe 4 möglich, wobei durch die sich zwischen der Substratseite 3 und der Klimascheibe 4 bildenden Kanäle 22 das Temperier-Gas, ins besondere Luft, hindurchgeleitet wird.Further, a ridge-shaped design of the air washer 4 wherein the tempering gas, in particular air, is passed through the forming between the substrate side 3 and the air disc 4 channels 22 is possible.
Allen Möglichkeiten und auch deren Kombinationen ist gemeinsam, daß die gesamte Ableitung von Wärme in den Substrathalter 1 ge genüber einem Wärmeabfluß bei vollflächiger Auflage geringer ist. Dies ist daher von Vorteil, da in ungünstigen Fällen die Kühlwirkung zu groß werden kann, wodurch die Substrattemperatur dann zu gering wird.All possibilities and their combinations have in common that the total dissipation of heat in the substrate holder 1 compared to a heat flow with a full-surface support is lower. This is advantageous because, in unfavorable cases, the cooling effect can become too great, as a result of which the substrate temperature then becomes too low.
Obwohl die spez. Wärmekapazität des Temperier-Gases in etwa nur 25% von der spez. Wärmekapazität von Wasser beträgt, kann ein auf der Klimascheibe 4 und damit auf der Halteroberfläche 5 des Substrathalters 1 zumindest mittelbar angeordnetes Substrat 2 überraschender Weise auf Temperaturen unterhalb von 400°C, be vorzugt geringer 350°C und besonders bevorzugt geringer 300°C, temperiert werden. Although the spec. Heat capacity of the tempering gas in about only 25% of the spec. Is heat capacity of water, a on the climate plate 4 and thus on the holder surface 5 of the substrate holder 1 at least indirectly arranged substrate 2 surprisingly tempered to temperatures below 400 ° C, preferably less than 350 ° C and particularly preferably less than 300 ° C. become.
Hierdurch werden dann mikroelektronische Bauteile bei einer Diamantbeschichtung allenfalls geringfügig, insbesondere ver nachlässigbar belastet. Durch die geringere Temperatur bei der Beschichtung von mikroelektronischen Bauteilen mit Diamant ist die Ausschußrate nennenswert gesenkt. Des weiteren ist auch das Temperaturintervall, innerhalb dem das Substrat 2 temperiert werden kann, vergrößert.As a result, microelectronic components in a diamond coating are at most slightly, in particular negligibly, loaded. Due to the lower temperature when coating microelectronic components with diamond, the reject rate is significantly reduced. Furthermore, the temperature interval within which the substrate 2 can be tempered is also increased.
Obwohl der Vorteil des Substrathalters 1 anhand eines Arcjet- Verfahrens beschrieben wird, ist er auch für alle anderen CVD- Verfahren in gleicher Weise verwendbar.Although the advantage of the substrate holder 1 is described using an Arcjet method, it can also be used in the same way for all other CVD methods.
Dem Substrat 2 gegenüberliegend ist eine Düse 23 angeordnet, die zur Erzeugung eines das Substrat 2 mit Diamant beschichten den Gasstrahles geeignet ist. Derartige Düsen 23 wurden ur sprünglich für die Raumfahrt entwickelt, wobei bei diesem Ver wendungsfall die Dissoziation des Trägergases aus Wasserstoff einen hohen Verlust darstellt. Demgegenüber ist der Dissoziati onsgrad des Trägergases, das bei bspw. der Epitaxie von Diamant aus der Gasphase als Prozess- oder Precursorgas bezeichnet wird, von Bedeutung.The substrate 2 opposite to a nozzle 23 is disposed, the coating for producing a diamond substrate 2 with the gas jet is suitable. Such nozzles 23 were originally developed for space travel, the dissociation of the carrier gas from hydrogen representing a high loss in this use case. In contrast, the degree of dissociation of the carrier gas, which is referred to as process or precursor gas in the epitaxy of diamond from the gas phase, is important.
Der Aufbau der Düse 23 ist in Fig. 4 dargestellt. Die Düse 23 weist eine axial und zentrisch innenliegende sowie axial beweg liche Kathode 9 auf, die einen Schmelzpunkt von 3410°C auf weist und aus einer Wolframlegierung mit 2% Thorium besteht. Die Kathode 9 ist in der Form einer Düsennadel ausgebildet und fungiert gleichzeitig als Verschlußnadel der Düsenöffnung 24.The structure of the nozzle 23 is shown in Fig. 4. The nozzle 23 has an axially and centrally inner and axially movable union cathode 9 , which has a melting point of 3410 ° C. and consists of a tungsten alloy with 2% thorium. The cathode 9 is designed in the form of a nozzle needle and at the same time acts as a closing needle of the nozzle opening 24 .
Im Bereich etwa der Mitte der Kathode 9 ist eine Gaseinlaßöff nung 25 für ein oder ggf. mehrere später ein Plasma bildendes Gas, insbesondere Wasserstoff, angeordnet. Am auslaßseitigen Bereich der Düse 23 ist eine Anode 8 angeordnet. Die eigentli che Düsenöffnung 24 wird durch einen Einsatz, den sogenannten Konstriktor 26, gebildet, der zur Anode 8 gehört. Im Bereich des Konstriktors 26 wird der für die Plasmabildung benötigte elektrische Entladungsbogen stabilisiert. In the area approximately the center of the cathode 9 , a gas inlet opening 25 for one or, if necessary, a gas which later forms a plasma, in particular hydrogen, is arranged. An anode 8 is arranged on the outlet-side region of the nozzle 23 . The actual nozzle opening 24 is formed by an insert, the so-called constrictor 26 , which belongs to the anode 8 . The electrical discharge arc required for the plasma formation is stabilized in the area of the constrictor 26 .
Im Bereich der Nadelspitze der Kathode 9, also am Verschluß der Düsenöffnung 24, ist eine konzentrisch zur Kathode 9 angeordne te erste Injektorscheibe 27 als Gaseinlaß für ein oder mehrere Gase des Plasmas angeordnet, während außerhalb der Düsenöffnung 24 eine zweite Injektorscheibe 28 für die Prozeßgase (CH4 und O2) angeordnet ist.In the region of the needle tip of the cathode 9, ie the closure of the nozzle orifice 24, a concentrically arrange the cathode 9 th first Injektorscheibe 27 is arranged as a gas inlet for one or more gases of the plasma, while outside the nozzle opening 24, a second Injektorscheibe 28 for the process gases ( CH 4 and O 2 ) is arranged.
Die Anode 8 der Düse ist domartig ausgebildet und im Bereich der Düsenöffnung konzentrisch um die Kathode 9 herum angeord net. Die Anode 8 absorbiert den Elektrodenstrom und ist starken thermischen Belastungen ausgesetzt. Um die Belastungen zu redu zieren, ist die Kontaktfläche der Anode 8 stark vergrößert, wo durch sich der Druckgradient im Expansionsbereich erhöht. Durch den hohen Druckgradienten vergrößert sich die freie Weglänge und der Kontaktbereich der Anode 8 verschmiert.The anode 8 of the nozzle is dome-shaped and is arranged in the region of the nozzle opening concentrically around the cathode 9 . The anode 8 absorbs the electrode current and is exposed to strong thermal loads. In order to reduce the loads, the contact area of the anode 8 is greatly increased, which increases the pressure gradient in the expansion area. The high pressure gradient increases the free path length and the contact area of the anode 8 is smeared.
Zwischen dem Eintritt und dem Austritt der Düse 24 fällt der Druck von ca. 1 bar auf ca. 0.3 mbar, also zwischen 3 und 4 De kaden ab. Das gebildete Plasmagas wird stark entspannt, wodurch das ursprünglich ca. 20000 bis 30000 K heiße Plasma auf ca. 5000 K abgekühlt wird. Der statische Druck am Düsenaustritt ist größer als der Druck im Reaktor. Die Strahlgeschwindigkeit er reicht infolge der starken Expansion des Plasmas etwa ein- bis dreifache Schallgeschwindigkeit.Between the inlet and outlet of the nozzle 24 , the pressure drops from approximately 1 bar to approximately 0.3 mbar, that is, between 3 and 4 decades. The plasma gas formed is greatly expanded, whereby the plasma, which was originally approx. 20,000 to 30,000 K hot, is cooled to approx. 5,000 K. The static pressure at the nozzle outlet is greater than the pressure in the reactor. The jet velocity is approximately one to three times the speed of sound due to the strong expansion of the plasma.
Im nachfolgenden wird kurz auf die Funktionsweise der Düse 23 - also des Arcjets - eingegangen. In der Düse 23 wird zwischen der Kathode 9 und der Anode 8 ein elektrisches Feld aufgebaut. Die aus der Kathode 9 kommenden Elektronen werden stark be schleunigt. Ein Teil der kinetischen Energie der Elektronen wird über Stoßprozesse an das später das Plasma bildende Gas - im folgenden nur noch Wasserstoff genannt - abgegeben, wodurch es zur Ionisation und zur Dissoziation des Wasserstoffs kommt.The mode of operation of the nozzle 23 - that is to say the arcjet - is briefly discussed below. An electric field is established in the nozzle 23 between the cathode 9 and the anode 8 . The electrons coming from the cathode 9 are strongly accelerated. Part of the kinetic energy of the electrons is released via collision processes to the gas that later forms the plasma - hereinafter referred to as hydrogen - which causes the hydrogen to ionize and dissociate.
In der Mitte der nadelförmigen Kathode 9 wird der Wasserstoff tangential zur Kathode 9 eingeleitet, wodurch der Wasserstoff mit einem Drall versehen wird. Aufgrund der konvergierenden Geometrie des Gasraumes zwischen der Anode 8 und dem sie umge benden Gehäuse wird der Wasserstoff beschleunigt und kommt kurz vor dem Konstriktor 26 in Kontakt zwischen dem von der Katho denspitze ausgehenden Entladungsbogen. Der relativ hohe Druck im Bereich des Konstriktors 26 führt zu einer hohen Stoßrate und damit zu einem guten thermischen Kontakt zwischen den Elek troden des Entladungsbogen und des Wasserstoffs und zur Bildung des Plasmas. Nach der Düse 23 weitet sich der Plasmastrahl auf, so daß seine Energiedichte abnimmt.In the middle of the needle-shaped cathode 9 , the hydrogen is introduced tangentially to the cathode 9 , whereby the hydrogen is swirled. Because of the converging geometry of the gas space between the anode 8 and the housing surrounding it, the hydrogen is accelerated and comes into contact shortly before the constrictor 26 between the discharge arc emanating from the cathode tip. The relatively high pressure in the area of the constrictor 26 leads to a high impact rate and thus to a good thermal contact between the electrodes of the discharge arc and the hydrogen and to the formation of the plasma. After the nozzle 23 , the plasma jet expands so that its energy density decreases.
In das schnell strömende Plasma wird von der zweiten, also aus strömseitigen Injektorscheibe 28 das Prozeß- bzw. Precursorgas eingeleitet, dessen Energie im Plasma erhöht wird, und von dem Gasstrom in Richtung des Substrats 2 geleitet, wo es sich als Diamant abscheidet.The process or precursor gas, the energy of which is increased in the plasma, is introduced into the fast-flowing plasma from the second injector disk 28 on the flow side, and is guided by the gas flow in the direction of the substrate 2 , where it deposits as a diamond.
Zwischen der Düse 23 und der zu beschichtenden Substratoberflä che 6 ist eine Abdeckung 7 angeordnet, die in Fig. 5 genauer dargestellt ist. Die plattenartige Abdeckung 7 weist in etwa eine Dreiecksform auf. Die Abdeckung 7 ist um einen parallel zur Flächennormalen des Substrats 2 ausgerichtete Schwenkachse 29 schwenkbar gehaltert. An einem Randbereich weist die Abdec kung 7 eine kreisförmige Beschichtungsöffnung 30 auf, welche an die Form des Substrats angepaßt ist. Bis auf die Beschich tungsöffnung 30 ist die Abdeckung geschlossen ausgebildet, wo bei der Durchmesser der Beschichtungsöffnung 30 ungefähr dem Durchmesser des Substrats 2 entspricht, insbesondere etwas grö ßer ist.A cover 7 is arranged between the nozzle 23 and the substrate surface 6 to be coated, which cover is shown in more detail in FIG. 5. The plate-like cover 7 has approximately a triangular shape. The cover 7 is held pivotably about a pivot axis 29 aligned parallel to the surface normal of the substrate 2 . At an edge region, the cover 7 has a circular coating opening 30 which is adapted to the shape of the substrate. Except for the Beschich tung opening 30, the cover is designed to be closed, where 30 approximately corresponds to the diameter of the coating orifice to the diameter of the substrate 2, in particular somewhat RESIZE is SSER.
Mit der Abdeckung 7 wird die bekeimte Substratoberfläche 6 des Substrats 2 vor dem Zünden des Plasmas abgedeckt und erst nach Stabilisierung des Plasmas und/oder des beschichtend wirkenden Gasstroms aus Precursor-Material wieder entfernt. Die Zeit des Abdeckens beträgt nach der Zündung des Plasmas zwischen 5 und 30 min. bevorzugt zwischen 10 und 20 min. besonders bevorzugt etwa 15 min. Sinnvollerweise wird die Abdeckung 7 zumindest während des Abdeckens des Substrats 2 gekühlt. Die Kühlung er folgt zweckmäßigerweise mittels eines flüssigen Kühlmittels, vorzugsweise Wasser, das durch Kanäle, die in der Abdeckung an geordnet sind, hindurchströmt.The germinated substrate surface 6 of the substrate 2 is covered with the cover 7 before the plasma is ignited and is only removed again after the plasma and / or the coating-effecting gas stream made of precursor material has stabilized. The time of covering after the ignition of the plasma is between 5 and 30 minutes. preferably between 10 and 20 min. particularly preferably about 15 min. The cover 7 is expediently cooled, at least while the substrate 2 is being covered . The cooling he expediently follows by means of a liquid coolant, preferably water, which flows through channels which are arranged in the cover.
Des weiteren ist es von Vorteil, vor dem Zünden des Plasmas zu erst ein Inert-Gas, vorzugsweise ein Edelgas, besonders bevor zugt Argon (Ar), gasförmig zwischen eine Anode und eine Kathode gasförmig einzuströmen, das Argon zu zünden und daraus ein Ar- Plasma zu erzeugen. In das Ar-Plasma wird während einer Über leitphase Wasserstoff eingeleitet, gezündet und als Plasma- Material verwendet, wobei nach der Überleitphase das Argon ab gestellt wird.It is also an advantage to switch off before igniting the plasma only an inert gas, preferably an inert gas, especially before draws argon (Ar), gaseous between an anode and a cathode inflow in gaseous form, ignite the argon and create an ar- To generate plasma. In the Ar plasma is during an over lead phase hydrogen initiated, ignited and as plasma Material used, whereby after the transfer phase, the argon is provided.
Bei dieser Vorgehensweise wird das als Precursor-Material ver wendete Prozeßgas frühestens mit dem H2, insbesondere frühe stens nach der Überleitphase, in das Plasma eingeströmt, wobei es insbesondere bei tieferen Temperaturen sinnvoll ist, zusam men mit dem als Precursor-Material verwendeten Prozeß-Gas Sau erstoff (O2) einzuströmen.In this procedure, the process gas used as the precursor material is flowed into the plasma at the earliest with the H 2 , in particular early after the transfer phase, it being particularly useful at lower temperatures, together with the process used as the precursor material. Intake gas oxygen (O 2 ).
Nachfolgend wird auf das Verfahren zur Herstellung des mikroelek tronischen Bauteils 33 eingegangen. Zuerst wird das gereinigte und in üblicher Weise vorbehandelte Wachstums-Substrat 35 in den Reaktor 10 eingebaut und der Reaktor 10 evakuiert. Nach dem Evakuieren wird das Bauteil 33 hinsichtlich seiner Struktur, insbesondere seiner Schichtstruktur, unter Zuhilfenahme des Wachstums-Substrats 35 mittels eines epitaktischen Verfahrens in bekannter Weise hergestellt. Wie schon zuvor erwähnt, bilden das Wachstums-Substrat 35 und die direkt auf ihm angeordneten Funktionsschichten 36, 37 und 38 des Bauteiles 33 das Substrat 2, das auf seiner außenliegenden Substratoberfläche 6 mit der Diamantschicht 34 zu versehen ist.The method for producing the microelectronic component 33 is discussed below. First, the cleaned and customarily pretreated growth substrate 35 is installed in the reactor 10 and the reactor 10 is evacuated. After evacuation, the component 33 is produced in a known manner with regard to its structure, in particular its layer structure, with the aid of the growth substrate 35 by means of an epitaxial method. As already mentioned above, the growth substrate 35 and the functional layers 36 , 37 and 38 of the component 33 arranged directly on it form the substrate 2 , which is to be provided with the diamond layer 34 on its outer substrate surface 6 .
Nach der Herstellung des Substrats 2 wird auf die vom Wachs tums-Substrat 35 abweisende Substratoberfläche 6 mittels eines lithographischen Verfahrens bereichsweise als Immunisierungs schicht ein Fotolack mit der Schichtdicke 1 bis 5 µm aufgetra gen, der bei ca. 80°C ausgebacken wird. Im Bereich der Immuni sierungsschicht ist die Bekeimung der Substratoberfläche 6 ver hindert oder zumindest erschwert. Eine Erschwerung ist hierbei derart zu verstehen, daß nach der Bekeimung die in diesen Be reichen vorliegende Keimdichte zu gering für die Ausbildung ei ner geschlossenen Diamantabscheidung ist.After the production of the substrate 2 , a photoresist with a layer thickness of 1 to 5 μm is applied to the substrate surface 6 that repels from the growth substrate 35 in a region by means of a lithographic method as an immunization layer, which is baked out at approximately 80 ° C. Sierungsschicht in the field of Immuni the seeding of the substrate surface 6 is ver prevents or at least made more difficult. An aggravation is to be understood here in such a way that after germination, the germ density present in these areas is too low for the formation of a closed diamond deposition.
Anstelle der genannten Vorgehensweise bei der Bekeimung sind auch andere Arten der selektiven Bekeimung möglich. So ist es insbesondere möglich, an den Orten, an denen später die Dia mantschicht angeordnet sein soll, ein Fotolack aufzutragen, der mit Wachstumskeimen für die Diamantschicht vermischt ist. Hier erfolgt also keine Unterdrückung einer Bekeimung, sondern wird durch den Fotolack vorgegeben.Instead of the mentioned procedure for germination other types of selective germination are also possible. That's the way it is especially possible in the places where the slide layer should be arranged to apply a photoresist, the is mixed with growth nuclei for the diamond layer. Here So there is no suppression of germination, but rather given by the photoresist.
Nach dem Aufbringen der Immunisierungsschicht erfolgt die Be keimung der verbleibenden freien Substratoberfläche 6. Die Sub stratoberfläche wird vorzugsweise mechanisch und/oder durch Zu hilfenahme von Ultraschall bekeimt.After the application of the immunization layer, the remaining free substrate surface 6 is germinated. The substrate surface is preferably germinated mechanically and / or by using ultrasound.
Bei der Ultraschall-Bekeimung wird das Substrat in einen Tank mit einer Diamant-Wasser-Suspension eingelegt und mit Ultra schall bestrahlt. Hierbei wird die Substratoberfläche 6 bevor zugt im Bereich außerhalb der Immunisierungsschicht mit den Wachstumskeimen versehen.In ultrasonic germination, the substrate is placed in a tank with a diamond-water suspension and irradiated with ultrasound. Here, the substrate surface 6 is preferably provided with the growth nuclei in the area outside the immunization layer.
Bei der mechanischen Bekeimung wird auf die Substratoberfläche 2 ein Schlamm aus Isopropanol und Diamantpulver aufgebracht und die Körner des Diamantpulvers in die Substratoberfläche 6 ein gerieben bzw. einpoliert. Auch hierbei wird die Substratober fläche 6 außerhalb der Immunisierungsschicht mit den Wachstums keimen versehen.In the mechanical seeding a slurry of isopropanol and diamond powder is applied to the substrate surface 2 and the grains of the diamond powder into the substrate surface 6 is a rubbed or polished in. Here too, the substrate surface 6 is provided with the growth germs outside the immunization layer.
Nach der Bekeimung wird die Immunisierungsschicht entfernt und die Diamantschicht 34 - wie zuvor schon beschrieben - abge schieden. Insbesondere kann die Immunisierungsschicht bei oder schon vor der Abscheidung der Diamantschicht 34 durch Auflösen in Aceton, Einäschern im Sauerstoffplasma, durch Plasmaätzen oder rein thermisch entfernt werden.After germination, the immunization layer is removed and the diamond layer 34 - as already described - is deposited. In particular, the immunization layer can be removed during or before the deposition of the diamond layer 34 by dissolving in acetone, cremation in the oxygen plasma, by plasma etching or purely thermally.
Im der nachfolgenden Tabelle werden die Versuchsparameter bei
verschiedenen Substratmaterialien und deren Ergebnisse darge
stellt. Alle Substrate wurden vergleichbar vorbehandelt, insbe
sondere gereinigt und entsprechend dem später dargestellten
Verfahren bekeimt; die Keimdichte und die Größe der Wachstums
keime war vergleichbar. Für die Tabelle werden folgende Be
zeichnungen verwendet:
The table below shows the test parameters for various substrate materials and their results. All substrates were pretreated in a comparable manner, in particular cleaned in particular and germinated in accordance with the method described later; the germ density and the size of the growth germs were comparable. The following designations are used for the table:
Nr.: Nummer der Probe,
Sub.: Material des Substrats, wobei das mikroelektronische
Bauteil ein MOSFET in SI/SiO2-Technik war, der vor
und nach der Beschichtung noch vollkommen funktions
tüchtig war,
CH4/H2: Verhältnis von Methan zu Wasserstoff in Prozent [%],
O2/CH4: Verhältnis von Sauerstoff zu Methan in Prozent [%],
H2-Fluß: Gasfluß von Wasserstoff in [slm],
ID: Stromfluß in der Düse zwischen der Anode und der
Kathode in Ampere [A],
Ts: Substrattemperatur bei der Diamantabscheidung in
[°C],
PD: mittlere Leistung am Arcjet in [kW],
tw: Prozeßdauer in [min],
dS: mittlere Schichtdicke der Diamantschicht in [µm]
vS: Wachstumsgeschwindigkeit bzw. -rate in [µm/h] und
Haftung: Haftung der Diamantschicht auf dem jeweiligen
Substrat.No .: number of the sample,
Sub .: material of the substrate, the microelectronic component being a MOSFET in SI / SiO 2 technology, which was still fully functional before and after the coating,
CH 4 / H 2 : ratio of methane to hydrogen in percent [%],
O 2 / CH 4 : ratio of oxygen to methane in percent [%],
H 2 flow: gas flow of hydrogen in [slm],
I D : current flow in the nozzle between the anode and the cathode in amperes [A],
T s : substrate temperature during diamond deposition in [° C],
P D : average power on the Arcjet in [kW],
t w : process duration in [min],
d S : average layer thickness of the diamond layer in [µm]
v S : growth rate or rate in [µm / h] and
Adhesion: Adhesion of the diamond layer on the respective substrate.
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, konnten auf allen Substra ten hohe Wachstumsgeschwindigkeiten bzw. -raten erzielt werden, die gegenüber den bei diesen Temperaturen bekannten Wachstums geschwindigkeiten bzw. -raten um etwa eine Dekade höher sind.As can be seen from the table, all substra high growth speeds or rates are achieved, compared to the growth known at these temperatures speeds or rates are about a decade higher.
Alle aufgeführten Proben wiesen eine gute Haftung der Diamant schicht mit dem Substrat auf. Dabei wurde die Haftung mit dem sogenannten Scotch-Tape-Test (ST-Test) ermittelt. Bei diesem Test wird die Diamantschicht mit einem Klebestreifen (Markenname Tesa-Film oder Scotch) überklebt. Löst sich beim Abziehen des Klebestreifens die Diamantschicht nicht vom Substrat, so wird die Haftung als ausreichend betrachtet.All of the samples listed showed good diamond adhesion layer with the substrate. The liability with the So-called scotch tape test (ST test) determined. With this Test the diamond layer with an adhesive strip (brand name Tape or scotch). Disengages when the Adhesive tape does not remove the diamond layer from the substrate liability considered sufficient.
Claims (14)
daß auf dem Wachstums-Substrat (35) und ggf. unter Verwendung des Materials des Wachstums-Substrats (35) zuerst das Bauteil (33) abgeschieden wird, daß anschließend die Substratoberfläche (6) selektiv mit Wachstumskeimen für die Diamantschicht verse hen wird und daß nach der Bekeimung im Bereich der Wachstums keime eine Gasphasenabscheidung von Diamant durchgeführt wird,
so daß die Diamantschicht (34) in vereinzelte und räumlich von einander getrennte Diamantbezirke unterteilt ist.1. A method for applying diamond to a microelectronic component, in which a growth substrate is provided with the microelectronic component with a diamond layer, characterized in that
that on the growth substrate ( 35 ) and possibly using the material of the growth substrate ( 35 ) first the component ( 33 ) is deposited, that the substrate surface ( 6 ) is then selectively hen with growth nuclei for the diamond layer and that after the germination in the area of the growth germs, a vapor deposition of diamond is carried out,
so that the diamond layer ( 34 ) is divided into isolated and spatially separated diamond areas.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5087959A (en) * | 1987-03-02 | 1992-02-11 | Microwave Technology, Inc. | Protective coating useful as a passivation layer for semiconductor devices |
| EP0589678A2 (en) * | 1992-09-23 | 1994-03-30 | Dow Corning Corporation | Hermetic protection for integrated circuits |
| US5420443A (en) * | 1991-12-20 | 1995-05-30 | Kobe Development Corporation | Microelectronic structure having an array of diamond structures on a nondiamond substrate and associated fabrication methods |
-
1997
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5087959A (en) * | 1987-03-02 | 1992-02-11 | Microwave Technology, Inc. | Protective coating useful as a passivation layer for semiconductor devices |
| US5420443A (en) * | 1991-12-20 | 1995-05-30 | Kobe Development Corporation | Microelectronic structure having an array of diamond structures on a nondiamond substrate and associated fabrication methods |
| EP0589678A2 (en) * | 1992-09-23 | 1994-03-30 | Dow Corning Corporation | Hermetic protection for integrated circuits |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| US-Z: Appl.Phys. Letters, Bd. 52, 1988, S.437-438 * |
| US-Z: Appl.Phys. Letters, Bd. 64, 1994, S. 73-75 * |
| US-Z: J.Appl.Phys., Bd. 78, 1995, S. 5745-5749 * |
| US-Z: J.Electrochem.Soc., Bd. 137, 1990,S.717-722 * |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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