К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Например, пленку ту можно осадить только на открытые участки Я. На остальной поверхности пластиньг, покрытой ЯОз, пленка ЧУ начинает осаждаться со значительным отставанием по времени. Таким способом относительно просто можно получить селективно выращенные в контакпгых окнах монокристаллического Я, поликремния, силицндов и других материалов слой Ъу толщиной 0,01 — 0,15 мкм, а толщиной до 1 мкм, - используя специальные обработки, например, осюкдая иу на Я посредством периодического ци«лического восстановления Бури вод~р~д~~. Газофизным методом, в частности селектлвным, можно осаждать другие металлы; Т1, Мо, Си, А1 и ГФ. Однако газофазные методы осюкдения пленок имеют большой недостаток - используемые в этих процессах газы представляют большую опасность ющ окружающей среды.
В частности, поэтому пока широко не используетая шзофазное осалдение А1. Материалы и процессы ваиесешш изолирующих, защвтвых н иваваризующвх слоев. Вначале среди диэлектрических пленочных материалов в планарной технологии изготовления ИС наибольшее применение имел диоксзщ кремния. Слон из него применяли в качестве изогшции отдельных частей ИС, маски при введении в полупроводник легирующих примесей, основного конструктивного элемента подзатво рното диэлектрика в МОП- транзисторе. Легированные слои БГОз на Я мо1уг быль иопользованы в качестве источника легируюшей примеси. Наиболее качественные пленки ЯОз получиотся методом термического окисления кремния.
Обычно нх используют в качестве эталона при сопоставлении различных методов формирования слоев Б103 (табл. 2.6.2). В технологии ИС широко используются и легированные пленки ЯОз, в частности с примесями фосфора (фосфоросиликатное стекло - ФСС), бора (БСС), бора н фосфора (БФСС). Эти слои обладают способностью гетгерировать примеси щелочных мешллов, не пропуская вх к границе раздела Б(Оз - Я. Пленка БФСС может оплавляться при температуре 850 'С. Это позволяет сгладить рельеф поверхности пластины перед формированием металлических контактов н проводников. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК 181 Следующим по распространенности материалом диэлектрической пленки яюшется ннтрцд кремния (ЯЗХ4).
Он яюшется хорошей запштной маской при термическом окислении кремния, в болъшей степени по сравнению с Б202 предотвращает днффузшо врелнмх примесей, имеет более вьгсокие пробивное напрахенне н электрическое сопротивление, но может вносить в структуру более высокий (до 100 ГПа) уровень механических напряжений на растяжение, имеет более высокую (6 — 9) по сравнению о Б(О2 (3,9) относительную диэлектрическую проницаемосп. В зависимости от условий формирования значения и знак механических напряжений как в пленках ЯО2, так и в слоях Б12Н4 могут сильно изменаться. Оптимальное качество удается получить в двухслсйггых пленках БРО2 - Бгз)44 например в двухслойном подзатворном диэлектрике, двухслойной защитной пассивации. Низкими механическими напрюкениями обладает пленка оксинитрида кремния (Б1-О-)Ч).
Для межуровневой изоляции и защиты проводников на основе алюминия процесс нанесения пленки должен быть низкотемперагурным (400 'С). Для нанесения изолирующих пленок наиболее широко используются два метода: ПО - пиролитическое осаждение (разновидность СУТ)); ПХО - плазмохимическое осахдение (РЕСУТ2).
Реактор для ПО (шзофазного осаждения с термической активизацией) чаще всего представляет собой кварцевую трубу, которая распслвпются внутри нагревателя. Внутрь трубы с помощью консольного держателя помещают обрабатываемые пластины и нюгускают необходимые газообразные реагенты. Процесс может происходить при атмосферном или понихенном давлении.
Подложки ныреваются до сравнительно высоких температур. На заюпочвтсльных стадиях обработки пластин, особенно после формирования металлических контактов и проводников, целесообразно снизил температуру пластин, используя дополнительные методы активации химической реакции — чаще всего путем возбухдения внутри реактора плазмы высокочастотного разряда. Можно снизить температуру пластин в процессе ПО, напуская акпгвированный газ, например озон, или используя фотонную активацию, ПХО позволяет снизить температуру пластины при осаждении пленок диоксида, ингрида, оксинитрида кремния на несколысо сотен градусов, однако он об2вдаег и существенными недостатками.
В процессе осаждения обрабатываемая пластина находится под электрическим потенциалом. Это приводит к тому, что ионизированные примеси, привнесенные в создаваемую пленочную сгрутпуру, мигрируя в злекгрическом поле, могут изменить электрические характеристики полупроводникового прибора. Прн использовании СУТ2-процессов даже при наличии активированных реагентов эта опасность значительно уменьшается. Плазменная активация осуществляется путем бомбардировки пластины заряженными частицами по нормали к ее поверхности. Это означает, что участки рельефа, наклоненные к помрхности пластины, акгнвируются меньше, т.е.
этим методом, как правило, нельзя получить конформное осалдение пленки на рельефной поверхности. Пленки, полученные плазмохимическим методом, содержат большое количество водорода. Он мохет быль в составе )ЧН и ЯН для пленки Бйч и Н2О, ЯОН, ЯН для пленки ЯО2. Концентрация этих включений в большей степени определяется рехимами осаждеПри неправильном подборе реагентов и режимов осаждения обоими методами могут образовываться дефекты в виде частиц.
Необходимо исключить образование чаапщ конденсата в обьеме, вероятность которого велика для реакторов, работающих при атмосферном давлении. Поэтому наибольшее применение нашли реакторы, работающие при пониженном давлении реагентов. Уменьшению образования дефектов способствует и правильный выбор реыентов. Если реахшег окислении моноснлана макет происходить как на помрхности, так и в объеме с образованием частиц Б!Оь то реакция термического разложения и окисления тетраэтоксисилана в присутствии озона при атмосферном давлении происходит на поверхности пластины.
При этом могут быль получены конформноосалденные пленки ЯО2 ( процесс АРСУО). Наличие в реакторе больших поверхностей стенок, на которых осаждается пленка„в неоптимальных режимах приводит со временем к растрескнванию и шелушению слоев. Такие реакторы необходимо достаточно часто разбирать и удалять с них осевшие пленки. В оборудовании для ПХО эта процедура выполняется без разборки реактора. Нежелательные пленки стр взвиваются плазмохнмическим травлением.
В протяженных трубчатых реакторах необходимо обеспечить равномерносп распределения концентрации реагентов, так как по мере прохождения реактора концентрация исходных реагегпов уменыпается, а продуктов реакции - увеличивается. Для этого при ПО использухпся многоточечные (по всему реактору) системы подачи реыентов и отвода продуктов реакции. При ПХО для этой цели используется широтно-импульсная модуляция выходного сигнала ВЧ-генератора при соответствующем согласовании приборов включения и выключения плазмы со скоростью потока газовой смеси вдоль реактора.
182 Глава 2.6. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК Для газофазного метода осаждении многокомпонентных слоев иопользуется несколько шзовых потоков. Регулирование концентрации этих потоков, и особенно достижение их равномерности для различных участков реактора, является очень сложной задачей. Для ее решения используютоя специально синтезированные компоненты. К ним относятся элементоорганические соединеюш с повышенным содержанием пленкообразующего компонента, причем с содержанием в молекуле в виде структурной группы вещества формируемой пленки.
Например, в виде Я-О-Я для пленок диоксида кремния, Я-Ы-Я для пленок ингрида кремния н Я-О-Э для легированного диоксида кремния (где Э - В, Р, ВЬ и другие химические элементы). Проще и точнее воспроизводить концентрацию компонентов в пленке, если ее наносить из пленкообразующих растворов зольгель методом. В его основе люкит реакция гвдролиза и поликонденсации металлоорганических соединений, ведущая к образованию металл-кислородного каркаса, постеленное развеппение которого приводит к последовательным структурным изменениям по схеме раствор — зола - гель - оксид.
Пленка наносится, как фоторезист, на центрифуге, при 20 'С, далее сушится и опкишется. Такой метод обеспечивает возможность точного воспроизведения состава многокомпонентной пленки. Это связано с тем, что низкотемпературный процесс нанесения не изменяет концентрации основных компонентов в растворе, а отжиг проводится при более низкой температуре, чем температура испарения компонентов полученного оксида.
Однако дяя удавеюш ю пленки остатков органических соединений и влщи пленки отюпаютсл при достаточно высоких температурах. В настоящее время зола-гель мегод широко примелаежя двя нанесения пленок сложных оксидов, в частности, при солынии сегнетоэлекгрических энергонезависимых запоминающих устройств (ЗУ), на основе пленок РЬЬщ Егози Т~о,4ЗО и конденсаторов с высокой удельной емкоспю на основе пленок Ввез Бгез Т(03. Вспрыскивая в СэП-реактор используемые растворы в качестве исходных реыентов двя С)1ТГ, можно значительно улучшить качество формируемых слоев.
В настоящее время воль-гель-метод является одним из основных методов нанесении планаризующих слоев. При нанесении на рельефную поверхность раствор затекает во впадины и стекает с выступов. После сушки такой пленки выступы на поверхности пластины спгюкиваются и уменьшаются по высоте (рис 2.6.5).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
