- •Некоторые выводы
- •Термическое окисление
- •5 Пленки нитрида кремния
- •6 Особенности технологии мдп структур
- •6.1 Влияние режимов окисления и термообработок на свойства мдп структур на основе кремния
- •6.2 Механизмы нестабильности мдп структур
- •6.3 Методы повышения стабильности мдп структур
- •7 Особенности окисления некоторых других материалов
Некоторые выводы
Методы окисления кремния:
Термическое окисление;
Пиролитическое осаждение окиси кремния из газовой фазы;
Плазмохимическое окисление кремния;
Термическое окисление при взаимодействии молекул воды, синтезированных из атомарно чистых кислорода и водорода непосредственно у поверхности кремния, с атомами кремния (пирогенное окисление).
Термическое окисление
При осаждении пленок SiO2 применяют разные методы, отличающиеся типом используемого реактора, температурой процесса осаждения и исходными реагентами:
окисление в атмосфере сухого O2 (сухое окисление):
Siтверд.+ O2 = SiO2;
окисление в парах воды (влажное окисление):
Siтверд.+2H2O = SiO2 + 2H2;
термическое окисление в присутствии хлора (хлорное окисление).
Пленки, осаждаемые при температурах 400..500 °С, формируются из газовой фазы, содержащей силан и кислород, по реакции
SiH4 + O2 → SiО2 + 2 H2
Осаждение может быть проведено в реакторах при атмосферном давлении или при пониженном давлении при 400...450 °С. Основное преимущество этого способа осаждения – низкая температура процесса, которая позволяет осаждать пленки SiО2 поверх алюминиевой металлизации. Эти пленки могут служить в качестве пассивирующих покрытий и в качестве диэлектрика при создании многоуровневой разводки. Низкая температура процесса имеет и свои недостатки: плохое покрытие пленками ступенек рельефа поверхности и возникновение отдельных частиц окисла, переносимых потоком газа.
Осаждение пленок SiО2 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 Si(OС2H5)4 при нормальных условиях—жидкость, для введения в реактор ее необходимо испарять. Реакцию разложения можно записать следующим образом:
Si(OС2H5)4 → Si02 + 2 H2О + 4 С2H4
(побочные летучие продукты).
Осаждение пленок SiО2 из тетраэтоксисилана применяют для нанесения изолирующей пленки над поликремниевой разводкой, из-за высоких температур процесса его нельзя применять при изготовлении микросхем с алюминиевой разводкой.
Пленки ФСС получают химическим осаждением из газовой фазы таким же образом, как и пленки SiО2, но в реакционную смесь добавляют фосфин, который, реагируя с кислородом, дает пятиокись фосфора по реакции
4РН3 + 5 O2 = 2Р2O5 + 6Н2
Их используют для 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... 15% фосфора, а для пассивации и межслойной изоляции – 2...8% фосфора. Пленки, содержащие 6…8% фосфора, при нагреве до 1100 °С размягчаются и, растекаясь, очень хорошо воспроизводят рельеф поверхности микросхемы, плавно, без дефектов, ложатся на ступени рельефа. Р2O5 – гигроскопичный материал, поэтому содержание фосфора в ФСС более 8% недопустимо, так как это приводит к взаимодействию ФСС с влагой атмосферы, образованию кислоты НРО3 и к коррозии алюминиевой металлизации.