RU2061095C1 - Способ получения пленок двуокиси кремния - Google Patents
Способ получения пленок двуокиси кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061095C1 RU2061095C1 SU4493387A RU2061095C1 RU 2061095 C1 RU2061095 C1 RU 2061095C1 SU 4493387 A SU4493387 A SU 4493387A RU 2061095 C1 RU2061095 C1 RU 2061095C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- films
- silicon dioxide
- reactor
- oxygen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Использование: в микроэлектронике. Сущность изобретения: осаждение из газовой смеси инициируется однократным разрядом в течение 0,001 - 0,01 с, а газовая смесь содержит 0,006 - 0,048 об.% соединения типа SiMn Cl4 - n, водород и кислород при их соотношении 1 - 4 : 4. 1 з. п.ф-лы, 1 ил, 2 табл.
Description
Изобретение относится к химическому нанесению покрытий осаждением паров из металлоорганических соединений, в частности к получению пленок двуокиси кремния, используемых в микроэлектронике.
Известен способ получения пленки двуокиси кремния из смеси дисилан-закись азота в отношении 1:10. Газом-носителем является водород либо аргон. Процесс проводят при 100-500оС, давлении в реакционной камере 1,33·103 Па, при облучении ртутной лампой с длиной волны 254 нм и интенсивностью 0,01-5,0 Вт/см2. Образующая пленка не содержит кластеров кремния (заявка Японии 59-215731, кл. Н 01 21/316, С 01 В 33/113, 1984).
Недостатком данного способа является воздействие высокой энергии до 5 Вт·см-2 и генерация зарядов в формируемом окисле, повышение плотности поверхностных состояний на границе раздела полупроводника и окисла. Повышение температуры до 500оС приводит к перераспределению примесей в формируемой полупроводниковой структуре за счет диффузионных процессов.
Известен способ низкотемпературного осаждения двуокиси кремния из силано-кислород-водородной смеси, инициируемой тлеющим разрядом (патент США N 4572841, кл. 427/39, 1986).
Кремниевую подложку помещают в камеру, производят вакуумирование системы до 10-6 мм рт.ст. продувку азотом и подают силан, кислородсодержащее соединение и водород. При зажигании между электродами плазменного разряда (мощность 300 Вт при частоте 13,56 МГц) по всему объему камеры происходит осаждение пленки двуокиси кремния со скоростью 180-300 /мин. Коэффициент преломления пленки 1,480. Эффективная плотность энергии на подложку 1,0 3,0 Вт/см2, температура подложки ниже 300оС, предпочтительно 150оС. Данный способ позволяет получать пленки двуокиси кремния толщиной 80 100 .
Недостатками данного способа являются:
низкая производительность процесса, обусловленная необходимостью глубокого вакуумирования (до 0,1-1·10-6 торр) и ограниченностью количества пластин, помещаемых на электроде;
воздействие эффективной энергии разряда (1-3 Вт/см2) на формируемые слои полупроводника и растущей пленки, приводящее к загрязнению их примесями конструкционных материалов реактора;
использование энергоемких источников и сложность в их обслуживании;
невозможность получения пленок двуокиси кремния с равномерным контролируемым легированием, обусловленной разностью скоростей окисления субстрата (моносилана) и соединений В, Р, Рb, As, Sb и др.
низкая производительность процесса, обусловленная необходимостью глубокого вакуумирования (до 0,1-1·10-6 торр) и ограниченностью количества пластин, помещаемых на электроде;
воздействие эффективной энергии разряда (1-3 Вт/см2) на формируемые слои полупроводника и растущей пленки, приводящее к загрязнению их примесями конструкционных материалов реактора;
использование энергоемких источников и сложность в их обслуживании;
невозможность получения пленок двуокиси кремния с равномерным контролируемым легированием, обусловленной разностью скоростей окисления субстрата (моносилана) и соединений В, Р, Рb, As, Sb и др.
Наиболее близким к изобретению по техническому решению является способ низкотемпературного осаждения двуокиси кремния из паровой фазы, заключающийся в том, что кремниевую подложку помещают в кварцевый реактор и осаждение пленки двуокиси кремния ведут при температуре около 200оС под действием излучения в коротковолновой области спектра (УФ-лампа) из непрерывно подаваемой в реактор смеси моносилан-кислорот-азот.
Недостатками этого способа являются:
необходимость использования специального источника непрерывного инициирования процесса;
низкая производительность процесса;
принципиальная невозможность получения равномерных по толщине пленок двуокиси кремния в пределах одной загрузки подложек и качественных пленок на подложках большого диаметра (более 150 мм) вследствие естественной разности газодинамических, тепловых и химических характеристик реакционного потока по объему реактора.
необходимость использования специального источника непрерывного инициирования процесса;
низкая производительность процесса;
принципиальная невозможность получения равномерных по толщине пленок двуокиси кремния в пределах одной загрузки подложек и качественных пленок на подложках большого диаметра (более 150 мм) вследствие естественной разности газодинамических, тепловых и химических характеристик реакционного потока по объему реактора.
Цель изобретения разработка управляемого процесса получения пленок двуокиси кремния, в том числе легированных на подложках больших диаметров (практически неограниченных размеров) в заданными электрофизическими параметрами, большой производительностью и малой энергоемкостью.
Цель достигается путем формирования самораспространяющегося фронта цепной разветвленной химической реакции по гомогенной газовой смеси, содержащей соединения кремния SiHnCl4-n (n 0,1,2,3) в количестве 0,08-0,048 об. водород-кислородную смесь (отношение H2: O2 (1-4): 4) и легирующие компоненты (фосфин, арсин, боран и др.) в требуемых количествах без внешнего обогрева исходной смеси и подложек.
Инициирование проводят однократно в начале процесса точечным искровым разрядом от низковольтного источника напряжения 4. Процесс проводят в горизонтальной кварцевой трубе 1 требуемого диаметра (чертеж). Соотношение диаметра подложки и реактора составляет не более07. Кремниевые либо другие типа подложки помещают на кварцевый подложкодержатель 2 перпендикулярно оси реактора с промежутком между пластинами не менее 5 мм. Длина реактора и количество подложек в загрузке определяется требованиями производства.
Для повышения качества пленок двуокиси кремния, улучшения адгезии проводят предварительную обработку подложек хлористоводородной смесью. С этой целью реактор с помещенными внутрь подложками вакуумируют до остаточного давления 1·10-3 мм рт. ст. и включают искровой разряд. Далее реактор вакуумируют до остаточного давления 1·10-3 мм рт.ст. и продувают рабочей смесью 3, содержащей водород-кислород и кремнийсодержащее соединение до давления 35-60 мм рт.ст в зависимости от требуемой толщины пленки двуокиси кремния, и с помощью искрового разряда 4 производят поджог смеси. При давлении фронта реакции от торца трубы, в которой вмонтирован искровой разрядчик, вдоль оси реактора происходит поочередное нанесение пленки SiO2 на поверхность кремниевых подложек. Время взаимодействия фронта реакции с поверхностью одной пластины составляет тысячные доли секунд. При этом возможно получение пленок SiO2от мономолекулярных слоев до 10 нм. Для получения более толстых пленок проводят повторный цикл без предварительной обработки подложек.
Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа:
возможностью создания многокомпозиционных структур с разрешающей способностью разнотипных легированных слоев в пределах разрешения метода (т.е. мономолекулярных слоев);
исключением воздействия эффективной энергии на подложку;
получением равномерных полей температур во фронте реакции как по диаметру, так и по длине реактора, что снимает механические напряжения в пленках;
отсутствием нагрева подложки и реакционной смеси, что исключает влияние факторов дефектообразования в пленках и снижает энергетические затраты;
повышением производительности процеcса вследствие возможности его проведения в реакторах нужных геометрических размеров.
возможностью создания многокомпозиционных структур с разрешающей способностью разнотипных легированных слоев в пределах разрешения метода (т.е. мономолекулярных слоев);
исключением воздействия эффективной энергии на подложку;
получением равномерных полей температур во фронте реакции как по диаметру, так и по длине реактора, что снимает механические напряжения в пленках;
отсутствием нагрева подложки и реакционной смеси, что исключает влияние факторов дефектообразования в пленках и снижает энергетические затраты;
повышением производительности процеcса вследствие возможности его проведения в реакторах нужных геометрических размеров.
П р и м е р нанесения пленки двуокиси кремния. В кварцевый реактор диаметром 150 мм с помещенными внутрь пластинами кремния КДБ10(100) диаметром 100 мм создают разрежение 10-3 мм рт.ст. и вводят смесь H2 и Сl2 в отношении 1:1 до давления 40 мм рт.ст. и с помощью искрового разряда зажигают ее. После эвакуации продуктов реакции реактор заполняют рабочей смесью, содержащей четыреххлористый кремний, водород, кислород, соединение легирующего компонента (или без него) до давления 50 мм рт.ст. и подают искровой разряд. После прохождения фронта реакции реактор вакуумируют и заполняют его сухим инертным газом (Ar, HE, N2). При необходимости нанесения толстых слоев цикл повторяют без предварительной обработки подложек хлористоводородной смесью. Результаты нанесения пленок SiO2 представлены в табл.1.
В табл.2 приведены данные по получению пленок SiO2 легированных фосфором из смеси, содержащей 0,8 об.
Использование предлагаемого изобретения позволит разработать новый технологический процесс получения пленок двуокиси кремния, в том числе легированных, для использования, например, в создании трехмерных полупроводниковых приборов, повысить производительность процесса и снизить его энергозатраты.
Claims (2)
1. Способ получения пленок двуокиси кремния, включающий осаждение в газовой смеси, содержащей соединение кремния и кислород, отличающийся тем, что осаждение инициируется однократным искровым разрядом в течение 0,001 0,01 с, при этом газовая смесь дополнительно содержит водород и, при необходимости, легирующие добавки, а в качестве соединения кремния берут соединение типа SiHnCl4 - n в количестве 0,006 0,048 об. при соотношении содержания водорода и кислорода (1-4):4.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при осаждении легированных пленок двуокиси кремния берут добавки летучих соединений фосфора, бора и мышьяка в количестве 0,001 0,005 об.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4493387 RU2061095C1 (ru) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Способ получения пленок двуокиси кремния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4493387 RU2061095C1 (ru) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Способ получения пленок двуокиси кремния |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2061095C1 true RU2061095C1 (ru) | 1996-05-27 |
Family
ID=21403844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4493387 RU2061095C1 (ru) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Способ получения пленок двуокиси кремния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2061095C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568334C1 (ru) * | 2014-05-06 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СибИС" (ООО "СибИС") | Способ получения слоя диоксида кремния |
RU2660622C1 (ru) * | 2017-09-19 | 2018-07-06 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон" | Пленка двуокиси кремния на кремнии и способ ее получения |
-
1988
- 1988-07-18 RU SU4493387 patent/RU2061095C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка Японии N 59-53674, кл. C 23C 11/08, 1984. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568334C1 (ru) * | 2014-05-06 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СибИС" (ООО "СибИС") | Способ получения слоя диоксида кремния |
RU2660622C1 (ru) * | 2017-09-19 | 2018-07-06 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон" | Пленка двуокиси кремния на кремнии и способ ее получения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0642460B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
US4292343A (en) | Method of manufacturing semiconductor bodies composed of amorphous silicon | |
JPS59199035A (ja) | 薄膜生成装置 | |
JP2005005280A (ja) | 半導体基板を不動態化する方法 | |
JPS61153277A (ja) | 微結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
RU2061095C1 (ru) | Способ получения пленок двуокиси кремния | |
JPS59198718A (ja) | 気相法による被膜作製方法 | |
US5221643A (en) | Method for producing polycrystalline semiconductor material by plasma-induced vapor phase deposition using activated hydrogen | |
EP0407088B1 (en) | Method of forming an amorphous semiconductor film | |
JPH02248038A (ja) | 多結晶質半導体物質層の製造方法 | |
JPH0620038B2 (ja) | プラズマ気相反応装置 | |
RU2635981C2 (ru) | Способ нанесения тонкого слоя аморфного кремния | |
JPH0578933B2 (ru) | ||
JPS6357778A (ja) | 堆積膜製造装置 | |
JP2670561B2 (ja) | プラズマ気相反応による被膜形成方法 | |
JP2966909B2 (ja) | 非晶質半導体薄膜 | |
JPH0459769B2 (ru) | ||
JPH0364019A (ja) | 半導体薄膜 | |
JP2659401B2 (ja) | 炭素含有シリコン薄膜の形成方法 | |
JP4165855B2 (ja) | 薄膜製造方法 | |
JPS6281022A (ja) | 非晶質半導体膜製造装置 | |
JPS63224216A (ja) | 堆積膜形成法 | |
JPH01730A (ja) | 多層薄膜の形成方法 | |
JPH02184023A (ja) | 多層構造体のグロー放電析出法 | |
JPS63260015A (ja) | 水素化非晶質シリコン・炭素膜の製造方法 |