Осаждение нитрида кремния при пониженном давлении

Назначение:

- маскирующие слои (локальное окисление, силицидизация);

- конденсаторный диэлектрик;

-

Химическая реакция

3SiH₂C1₂(г) + 4NH₃(г)  Si₃N₄(тв) + 6Н₂(г) + 6HCl(г)

3SiH₄(г) + 4NH₃(г)  Si₃N₄(тв) + 12Н₂(г)

Параметры процесса

Температура	780-825 С 730-760 С 690-710 С
Давление	25-40 Па (190 – 300 мТорр)
Соотношение потоков NH3/SiH2Cl2	3-5 для маскирующего слоя 10 для конденсаторного диэлектрика
Расстояние между подложками	100 мм – 2.5 мм 150 и 200 мм – 5 мм
Скорость осаждения	при 800 С – 2.5-3.0 нм/мин при 750 С – 1.2-1.4 нм/мин при 700 С – 0.35 нм/мин
Однородность толщины по пластине	при 800 С – 2.5-4.0 % при 750 С – < 2.5 % при 700 С – < 2.0 %
Однородность толщины по загрузке	< 5.0 %

Свойства пленок

Показатель преломления (n)	2.01 (Si  n) ((O2  n)
Скорость травления в HF	< 0.1 нм /мин
Диэлектрическая проницаемость ()	5-7 С уменьшением толщины  уменьшается
Электрическая прочность	10^7 В/см
Удельное сопротивление	10^16 Ом•см
Содержание водорода	4 – 8 ат.%
Механические напряжения	100 ГПа

Замена/ обработка балластных пластин – через 0.8 мкм (200 мм)

Замена/ обработка кварцевой трубы – через 4 мкм (4 обработки – до 20 мкм)

Осаждение поликристаллического и аморфного кремния при пониженном давлении

Назначение:

- затворы МОП приборов;

- высокоомные резисторы;

- диффузионный источник при создании мелких p-n-переходов;

- обкладки конденсаторов;

- выпрямляющие контакты к монокристаллическому кремнию;

- поликремниевые эмиттеры.

Химическая реакция

SiH₄(г)  Si(тв) + 2Н₂(г)

Параметры процесса

Температура	600-650 С - поликристаллический 550-560 С – аморфный
Давление	30-40 Па (220 – 300 мТорр)
Расстояние между подложками	100 мм – 2.5 мм 150 и 200 мм – 5 мм
Скорость осаждения	при 610 С – 7.0-10.0 нм/мин при 650 С – 20-25 нм/мин при 560 С – 2.0-3.0 нм/мин
Однородность толщины по пластине	при 610 С – < 2.0 % при 560 С – < 2.0 %
Однородность толщины по загрузке	< 5.0 %

Свойства пленок

Показатель преломления (n)	3.8
Минимальное удельное сопротивление	500 мкОм•см

Замена/ обработка балластных пластин – через 3-5 мкм (200 мм)

Замена/ обработка кварцевой трубы – через 50-100 мкм (4 обработки)

Поликристаллический кремний, легированный в процессе роста фосфором

Температура	600-620 С - поликристаллический 560-580 С – аморфный
Давление	30-50 Па (250 – 400 мТорр)
Расстояние между подложками	100 мм – 5 мм 150 и 200 мм – 5 мм
Скорость осаждения	при 620 С – 4.0-5.0 нм/мин при 570 С – 2.5-3.5 нм/мин
Однородность толщины по пластине	при 610 С – < 3.0 % при 570 С – < 2.5 %
Однородность толщины по загрузке	< 5.0 %

Осаждение пленок SiGe

Температура	500-580 С
Давление	20-40 Па
Скорость осаждения	2.0-4.0 нм/мин
Однородность толщины по пластине	< 3.0 %
Однородность толщины по загрузке	< 5.0 %

Поликристаллический кремний, легированный в процессе кислородом (ПКЛК – SIPOS)

SIPOS - полуизолирущий электрически нейтральный материал состава SiO_x (x<2), имеющий однородное электрическое сопротивление

Наименование материала	Удельное сопротивление
Нелегированный поликристаллический кремний	310^6 Омсм
SIPOS	10^8  10^10 Омсм
Диоксид кремния (SiO2)	10^16 Омсм

Формирование пленок SIPOS проводится путем химического осаждения из газовой фазы при пониженном давлении при температуре 650750С с использованием моносилана и закиси азота.

Пассивирующие пленки двуокиси кремния не обеспечивают полной защиты полупроводниковых приборов, поскольку сами содержат фиксированных электрический заряд, а также не экранируют структуру прибора от воздействия заряда на внешней поверхности слоя. Нестабильность заряда приводит к появлению паразитных каналов даже в случае создания областей стоп-канала.

В пленках SIPOS полностью отсутствует характерный для пленок двуокиси кремния эффект захвата инжектированных в процессе лавинного пробоя горячих носителей, который вызывает деградацию вольт-амперных и шумовых характеристик приборов.

Использование пленок SIPOS позволяет повысить стабильность зарядовых состояний пассивирующих покрытий, исключить образование паразитных каналов и повысить пробивные напряжения приборов.

Еще одним назначением является формирование высокоомных резисторов

Температура	650 С
Давление	30-50 Па (250 – 400 мТорр)
Соотношение потоков SiH4/ N2O	0.1-0.2
Скорость осаждения	1.0-3.0 нм/мин

Содержание кислорода в пленке

10-25 ат.%