Урок Осаждение пленок SiO2.

Осаждение пленок SiO₂ отличается от термического окисления меньшими температурами подложек в процессе роста пленок и возможностью получать пленки не только на кремнии, но и на любых других подложках.

Пиролитическое осаждение SiO₂ используют на заключительных стадиях изготовления ИМС, когда применение термического окисления может привести к изменениям параметров уже созданных областей ИМС.

При пиролитическом осаждении SiO₂ происходит термическое разложение сложных соединений кремния с выделением SiO₂. Наиболее часто используют тетраэтоксисилан Si(OC₂H₅)₄.

В зоне подложек идет реакция:

Окисел кремния осаждается на пластинах, остальные продукты реакции уносятся газовым потоком из трубы.

Этим методом можно получать однородные, хорошо воспроизводящие рельеф пленки, но нельзя получать пленки на структурах с металлизацией из-за высоких температур процесса.

Окисление моносилана идет при более низких температурах 300° - 400°С :

Низкие температуры позволяют применять процесс для получения пленок SiО₂ на алюминиевой металлизации. Чтобы получить более плоскую, сглаженную поверхность пленки на слое алюминия, имеющем ступеньки, SiО₂ в процессе осаждения легируют 8 - 9 % - ми оксида фосфора. Для этого в газовую смесь добавляют газ фосфин, который, взаимодействуя с кислородом, образует легирующий окисел:

В результате получают пленку фосфорно-силикатного стекла (ФСС): n SiO₂ x m P₂O₅.

Наличие фосфора в пленке SiO₂ повышает ее термомеханическую прочность, пластичность и снижает пористость.

Фосфорно-силикатные стекла:

1. могут служить источниками легирующих примесей;

2. имеют хорошие пассивирующие свойства, предохраняя поверхность пластин от проникновения щелочных металлов ( Na, К );

3. отличаясь пластичностью, могут сглаживать углы ступенек металлизации.

После получения пленок SiO₂ контролируют толщину и пористость пленок, состояние границы раздела Si - SiO₂.

Тема Осаждение пленок Si3n4 и поликремния. Урок Осаждение пленок нитрида кремния.

Нитрид кремния Si₃N₄ используют:

1. для пассивации (защиты) поверхности ИМС (уже сформированных на кремниевых подложках) от проникновения молекул воды и ионов натрия, которые могут привести к коррозии металлизации ИМС или к нестабильности ее электрических характеристик;

2. в качестве маски при локальном окислении кремния, что обусловлено низкой скоростью окисления самого нитрида кремния ( закрытые маскирующей пленкой Si₃N₄ слои не окисляются );

3. в качестве маски при локальном травлении пленок SiO₂.

Осаждение пленок нитрида кремния осуществляется в результате химических реакций:

а) между силаном и аммиаком при атмосферном давлении и температурах 700° - 900°С

б) между дихлорсиланом и аммиаком при пониженном давлении и температурах 700° - 800°C

При пониженном давлении пленки Si₃N₄ получаются более однородные. После осаждения Si₃N₄ контролируют толщину и пористость пленки.

Осаждение пленок поликремния.

Различия между пленками из монокристаллического и поликристаллического кремния связаны с тем, что монокристаллический кремний имеет строго упорядоченное, регулярно повторяющееся расположение атомов кремния в пространстве, а в поликристаллическом кремнии атомы группируются в зерна, свободно ориентированные в пространстве.

Поликристаллический кремний (поликремний) используется:

1. в качестве затвора в МОП- транзисторах;

2. для формирования высокоомных резисторов;

3. для формирования проводящих дорожек.

Поликремний осаждается путем пиролиза (разложения) силана при температуре 600°-650°С в реакторах, работающих при пониженном давлении:

Этот метод позволяет получать пленки однородного состава, а также вести процесс при низкой температуре с высокой скоростью осаждения.

Поликремний, осаждаемый при температуре 600°-650°С, имеет столбчатую структуру с размером зерен 0,03 - 0,3 мкм.

Поликремний может быть легирован путем диффузии, ионной имплантации или введением легирующих добавок в газовую смесь в ходе осаждения пленок. В ходе легирования происходит рост зерен до размера 0,5 - 1 мкм.