Институт проблем технологии микроэлектроники РАН
(ИПТМ РАН).

142432, Московская область, г. Черноголовка.
Лаборатория эпитаксиальных структур
Шаповал Сергей Юрьевич, зав. лаб.
Тел: 8=(252) 44-141
Факс: 8=(252) 44-141
e-mail: shapoval@ipmt-hpm.ac.ru

Оборудование и технологии для прецизионного плазмохимического травления и осаждения тонких пленок          

ИПТМ РАН совместно с ФГУП «Экспериментальный завод научного приборостроения РАН» (ЭЗАН) и ООО «ЭпиЛаб» разрабатывают и начинают производство установок для прецизионного плазмохимического травления и осаждения тонких пленок, в которых используется принцип СВЧ плазменного стимулирования в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР). Данное оборудование, в частности, применяется для приготовления полупроводниковых структур на основе нитридов галлия, алюминия и индия при производстве мощных широкозонных СВЧ транзисторов и ярких светодиодов. Установки прецизионного плазмохимического травления позволяют проводить процессы обработки различных структур и проводить процессы травления объектов с характерным размером менее 100 нм. Следует отметить, что на западе также разрабатываются установки с применением этого физического принципа, однако там до сих пор не удается добиться стабильного устойчивого разряда плазмы, что необходимо для получения качественных структур. Технические приемы, предложенные ФГУП ЭЗАН и ООО ЭпиЛаб, позволяют избежать проблем со стабилизацией разряда и, следовательно, качеством структур и, что немаловажно – автоматизацией оборудования. Технологии осаждения тонких пленок, реализуемые на данном оборудовании, дают возможность уйти от использования аммиака. Атомарный азот образуется при прохождении молекулярного газообразного азота через ЭЦР источник. Такая технология, по сути, является более практичной и экологически безопасной альтернативой применяемым в настоящее время методам MOCVD и MBE.

Таким образом, данное оборудование даст возможность производить современные светодиодные и транзисторные структуры отличным от традиционного методом. При этом стоимость российского оборудования оценивается в 2-3 раза ниже зарубежных аналогов. Новое оборудование и технологии могут дать России шанс для успешного и быстрого развития отечественной микроэлектроники и выхода на мировой рынок высокотехнологичной продукции. Предлагаемые технические решения и технологии защищены патентом Российской Федерации.

Уже создана первая модель установки для прецизионного травления тонких пленок с использованием ЭЦР плазмы. Данная работа осуществлялась с использованием собственных финансовых средств и производственных возможностей ООО «ЭпиЛаб» и ФГУП ЭЗАН. В настоящее время установка проходит всесторонние испытания.

Кроме того, представленные организации разрабатывают и установку для осаждения тонких пленок и ФГУП ЭЗАН намерен также участвовать в ее создании. Прототипы такой установки в настоящее время успешно испытываются в ИПТМ РАН.

Совместные исследования ИПТМ РАН и ООО «ЭпиЛаб» продемонстрировали ряд уникальных свойств прототипов предлагаемого оборудования и реализуемых с его помощью технологий:

1. Низкая энергия частиц в плазме (~ 20 эВ)

2. Высокая плотность плазмы (~ 10¹³/см³)

3. Низкое давление в рабочем объеме (0,1–20 мторр), исключающее гомогенные реакции.

4. Применение ЭЦР источника в качестве поставщика атомарного азота позволяет уйти от использования аммиака при приготовлении азот-содержащих структур типа A_IIIB_V, в том числе эпитаксиальных.

5. Возможность анизотропного травления существенно расширяет спектр приготавливаемых микромеханических структур.

6. Возможность осаждения высококачественного слоя нитрида кремния (Si3N4) для пассивации AlGaN/GaN-транзисторов.

Примеры применения ЭЦР оборудования:

Важнейшие результаты:

Разработаны  оборудование и технологии для прецизионного травления и осаждения тонких пленок с применением СВЧ плазмы в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР). Данное оборудование и технологии могут быть использованы при изготовлении мощных широкозонных СВЧ транзисторов, ярких светодиодов, объектов микромеханики и т.д.