8.6. Пиролитическое осаждение диоксида кремния

Пиролитическое осаждение применяют для получения толстых слоев оксида кремния при низких температурах, когда термическое окисление неприемлемо из-за существенного изменения параметров предшествующих диффузионных слоев в кремнии. Пиролитическое осаждение обеспечивает большую производительность, высокую равномерность слоев, качественное покрытие уступов металлизации и позволяет создавать изолирующие слои не только на поверхности кремния, но и германия, арсенида галлия, а также других материалов.

При пиролитическом осаждении оксида кремния происходит термическое разложение сложных соединений кремния (алкоксисиланов) с выделением SiO₂, например:

тетраэтоксилана

,

тетраметоксисилана

.

Установки пиролитического разложения отличаются от установок термического окисления лишь тем, что в увлажнитель заливают алкоксисилан, а вместо кислорода используют аргон.

8.7. Методы получения пленок нитрида кремния

Слои нитрида кремния Si₃N₄обладают более высокими, чем слоиSiO₂, диэлектрическими свойствами, поэтому толщина их может быть примерно вдвое меньше.

Получать слои нитрида кремния на кремнии можно либо нитрируя поверхность кремния азотом или его активными соединениями, либо осаждая слои из сферы гетерогенной химической реакции.

Прямое нитрирование поверхности протекает в соответствии с реакциями

3Si + 2N₂Si₃N₄, (8.20)

3Si + 4NH₃Si₃N₄+ 6H₂, (8.21)

3Si + 2N₂H₄  Si₃N₄ + 4H₂.

Даже при использовании такого активного нитрирующего агента, как пар гидразина N₂H₄, заметная скорость реакции может быть достигнута лишь при температуре выше 1300^оС. Реакции (8.20) и (8.21) требуют еще более высокой температуры. Полученные слои обычно неоднородны по составу и структуре, так как содержат наряду сSi₃N₄,Si₂N₃ иSiNи кристаллические включения. Поэтому методы нитрирования не получили распространения в технологии.

Наиболее часто пленки нитрида кремния получают при пиролизе силана с аммиаком:

3SiH₄ + 4NH₃ = Si₃N₄ + 12H₂.

При этом в зависимости от типа выбранного оборудования пленки могут быть получены в широком диапазоне температур и скоростей роста.

Из-за высокой химической стойкости нитрида кремния при выполнении фотолитографии необходимо применять специальные технологические приемы. Скорость травления нитрида кремния в стандартных травителях более чем на два порядка ниже, чем диоксида кремния. Наиболее перспективным методом обработки считается ионно-плазменное травление с обычными фоторезистивными масками.