Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Хи ми чес кое осажден не из газовой фазы. Традиционным методом осаждения окислов бора и фосфора является процесс получения нз сильно разбавленной инертным газом газовой смеси их галогенидов с кислородом при нормальном давлении. Осажденне основано на протекании химических реакций 4РС!в+50!=2РгОз+6С4 4ВВгз+ЗОг=2ВгОз+6Вгг и проводится в диффузионной печи, т. е. в кварцевом горизонтальном цилиндрическом реакторе с горячими стенками (рис.
1!.18), Температура осаждения 800...1100 'С. Часть окислов фосфора и бора при этих температурах восстанавливается кремнием; РгОз+Я- ЯОг-(- +Р, ВгОз+Ы вЂ” 5(От+В. При указанных температурах окислы находятся в состоянии, близком к температуре размягчения, и, пере- (Г,нхн/нпн "и о/ г<нс. 11 20. Изменение толганны пленки осажденного БСС по диаметру пластнны (и) и по картин пластин (0) прн двух различных температурах осажде- иня Рнс.
!!.21. Распределение скорости осаждения пленок полнкрнсталлнческого кремния по диаметру пластины 317 Рнс. 11.19. Схема горизонтального кварцевого пнлнндрнческога реактора для осажде-ч ння ФСС н БСС: < — Лисс ссв, у — начало соим осаживал»; 3 — волувроаодааиовиа алвссиим,  — иаиви зови освмдаиив мешиваясь, образуют ФСС вЂ” (РхОх),(5!Ох)„или БСС--(ВзОз)„ (5!Ох)„. Таким образом, осаждают на пластинй источники диффузии фосфора и бора при локальном легировании кремния в процессах формирования структур полупроводниковых приборов.
Характер движения газового потока в диффузионном реакторе показан, на рис. 11.19. В зазор между пластинами компоненты газовон смеси поступают диффузионным путем. Скорость осаждения б плен-. ки боросиликатного стекла (рис. !!.18) определяется формулой г(< ( 1 Х)( Р„+2Я~~ /! К(к~ — х ) "~/С<(0) Е20) " )г,— )(„!д(0</)х В формулу входят параметры, определявшие кинетику реакции взаимодействия ВВг,+Оз: исходные концентрации реагентов в газовой фазе в начале зоны осаждения С<(0) и Сх(0), константа скорости химической реакции К, средняя скорость газового потока в зазоре между стенками трубы и краями кремниевых пластин и (см. рис. 11.!9), коэффициенты диффузии реагентов в зазоре между< пластинами /)< и йз.
В неявном виде, через зависимости константы скорости химической реакции и коэффициентов диффузии от температуры, эта формула содержит зависимость скорости осаждения от: температуры проведения процесса осаждения. В нее входят геометрические и конструктивные характеристики процесса осаждения: радиус пластин )хсв, радиус трубы реактора 1<;, расстояние между пластинами 1. Вхбдят и физические константы осаждаемого окисла ВзОз< р — плотность и М вЂ” молекулярная масса ВзОз.
Формула дает зависимость скорости осаждения пленки, а следовательно, и ее толщины л за время осаждения ! (Й=б!) от положения пластины относительно начала зоны осаждения Х и, в пределах этой пластины, от расстояния до ее центра х. Толщина пленки БСС, осажденной таким способом, оказывается неравномерной, Она уменьшается от края к центру каждой пластины (рис. ! 1,20, а) и от первой пластины, стоящей в начале зоны осаждения, к последней, стоящей в конце зоны (рис. 11.20, б). Неравномерность тем меньше, чем ниже произведение концентраций реагирующих веществ, т.
е. чем больше разбавление 3(б реакционной смеси интертным газом (Аг), чем ниже температура осаждения и болыце расстояние между пластинами и скорость движения реакционной смеси в реакторе. Однородность осажденных таким методом пленок повышается, если процесс проводить не при нормальном, а при пониженном давлении (уменьц<ается исходная концентрация реагентов). Фактически только в процессах осаждения при пониженном давлении (!О...!00 пА) удалось получить хорошее качество и равномерность по толщине ППК.
Для этих процессов созданы специальные реакторы (см. рис. ! 1.17, б) с регулируемым профилем температуры вдоль зоны осаждения. Осаждение из газовой фазы при пониженном давлении проводят и в реакторах, конструкция которых показана на рис. 1!.!4.
Поликремний осаждается путем разложения силана по реакции 5)Н< — 51+2Нх при температурах 600...650'С. Для нанесения ППК обычно используют два вида процессов осаждения при пониженном давлении. В одном, прн давлении в реакторе 25,..130 Па, использу- О ется 100ол'-ный силан, а в другом силан, разбавленный азотом. ба процесса позволяют обрабатывать одновремею<о партию 100...
20 С '00 пластин. Неоднородность ППК по толщине не превышает 5о'. -корость осаждения ППК составляет !0...20 нм/мин (рис. 11.2!). оПленки поликристаллического кремния используются в качестве затвора МДП-транзисторов, для создания высокоомных резистоРов, для формирования одного из уровней разводки в МДП-микрос схемах, в качестве диффузионных источников при создании мелких % р-а переходов. Последующие после осаждения ППК процессы включают в себя легирование, травление и окисление (см. гл. 8) Поликремний может быть легирован в процессе осаждения мышья.
ком, фосфором или бором за счет добавления в реакционную смесь фосфина, арсина или диборана. При осаждении пленок двуокиси кремния применяют разные методы, отличающиеся типом используемого реактора, температу. рой процесса осаждения и исходными реагентами. Пленки, осажда. емые при е е ри температурах 400...500 'С, формируются из газовой фазы, — 510 2Н, содержащей силан и кислород, по реакции 5)Н4+Оз - 1 з+ Нз, Осаждение может быть проведено в реакторах при атмосферноз(з давлении (см. рис. 1!.18) или при пониженном давлении при 400, 450 С (см. рис. 1!.!7, б). Основное преимущество этого способа осаждения — низкая температура процесса, которая позволяет осаждать пленки 510з поверх алюминиевой металлизации.
Эти пленки могут сл . т служить в качестве пассивирующих покрытий и в качестве диэлектрика при создании многоуровневой разводки. Низкая тсмпер т ра проц есса имеет и свои недостатки: плохое покрытие пленками ступенек р л е ельефа поверхности и возникновение отдельных частиц окисла, переносимых потоком газа. Осаждение пленок 510з в процессе разложения тетраэтоксисилана при пониженном давлении проводится при температурах 650...750 "С и дает высокое качество, хорошую их однородность и воспроизводимость рельефа поверхности. Тетраэтоксисилан 5!(ОСзНз), при нормальных условиях — жидкость, для введения р реактор ее необходимо испарять. Реакцию разложения можно записать следующим образом: 5! (ОСзНз),— 510з+побочные летучие продукты.
Осаждение пленок 5!Оз из тетраэтоксисилана применяют для нанесения изолируюгцей пленки над поликремниевой разводкой, из-за высоких температур процесса его нельзя применять при изготовлении микросхем с алюминиевой разводкой. Пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС) получают химическим осаж ением из газовой фазы таким же образом, как и пленки 5!Оз, ио в реакционную смесь лобавляют фосфин, который, реагиру жд н я с кислородом, лает пятиокись фосфора по реакции 4РНз+50з= =2РзОз+6Нз.
Их используют лля пассивации МДП-структур как одно из средств борьбы с встроенным в окисел зарядом, в качестве диэлектрика в многоуровневой разводке и в качестве источника атомов фосфора при формировании п-областей в кремнии диффузией. Пленки для диффузионных источников содержат 5...153зз фосфора, а для пассивации и межслойной изоляции — 2...8зз фосфора. Пленки, солержащие 6...8",' фосфора, при нагреве до ! 100 'С размягчаются о тн и, растекаясь, очень хорошо воспроизводят рельеф поверхност микросхемы, плавно, без лефектов, ложатся на ступени рельефа. Такая операция в технологии микросхем называется оплавление езз ФСС.
Пятиоиись фосфора — гигроскопичный материал, поэтому соз!в держание фосфора в ФСС более 8~4 недопустимо, так как это приводит к взаимодействию ФСС с влагой атмосферы, образованию кислоты НРОз и к коррозии алюминиевой металлизапии. Химическое осаждение пленок нитрида кремния 5)зМ4 осуществляют за счет реакции силана с аммиаком при атмосферном давлении и температуре 700...900 'С по реакции 35!Нз+41зНз=51з)з!4+ +!2Нз или при пониженном давлении и температурах 700...800 'С по реакции 35!С1зНз+4)з)Н,=5)з)з(,+6НС1+6Нз. Осажление при пониженном давлении позволяет получить высокую однородность свойств пленок нитрида, высокую производительность процесса осаждения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
