- •Методы осаждения диэлектрических и проводящих слоев в полупроводниковой технологии
- •1. Термическое окисление кремния
- •1.1. Кинетика процесса и способы окисления
- •1.2. Свойства окисных пленок
- •2. Осаждение диэлектрических слоев из газовой фазы
- •2.1. Особенности технологии и оборудование
- •2.2. Модель процессов с лимитирующей гетерогенной стадией
- •2.3. Модель процессов с лимитирующей гомогенной стадией
- •2.4. Свойства реагентов, используемых для осаждения слоев
- •2.5. Требования к процессам и основные способы осаждения слоев в рпд
- •3. Плазмохимическое осаждение тонких слоев в реакторах пониженного давления
- •3.1. Особенности технологии и оборудование
- •3.2. Осаждение кремнийсодержащих слоев
- •4. Напыление тонких пленок
- •4.1. Требования к пленочным покрытиям и проблемы осаждения тонких пленок
- •4.2. Магнетронное напыление тонких пленок
- •4.3. Параметры процесса осаждения пленок
- •Толщина пленки, нм, рассчитывается по формуле
- •4.4. Особенности технологии и оборудование
- •Список литературы
- •Содержание
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Воронежский государственный технический университет
Г.И.ЛИПАТОВ
Методы осаждения диэлектрических и проводящих слоев в полупроводниковой технологии
Учебное пособие
Воронеж 2000
УДК 621.382
Липатов Г.И. Методы осаждения диэлектрических и проводящих слоев в полупроводниковой технологии: Учеб. пособие. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. 61 с.
В учебном пособии излагаются обобщенные материалы передовых достижений в технологии осаждения диэлектрических и проводящих слоев. Рассмотрены процессы и оборудование для получения пленок двуокиси кремния термическим окислением кремния, химического осаждения из паровой фазы в реакторах пониженного давления и плазмохимического осаждения пленок двуокиси кремния, нитрида кремния и поликристаллического кремния, нанесения проводящих слоев магнетронным распылением.
Издание предназначено для студентов специальности 200500 "Электронное машиностроение" по дисциплине «Технологические процессы производства изделий электронной техники» и других специальностей микроэлектронного профиля.
Выпущено на магнитном носителе в текстовом редакторе MS WORD 97 и содержит 1.485.824 Кб в файле Technol.doc.
Ил. 22. Библиогр.: 7 назв.
Рецензенты: кафедра физики Воронежской государственной
технологической академии;
д-р физ.-мат. наук, проф. В.Н.Санин
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Воронежского государственного технического университета
© Липатов Г.И., 2000
© Оформление. Издательство Воронежского государственного технического университета, 2000
Осаждение пленок широко используется при производстве современных СБИС для изготовления масок при диффузии и ионной имплантации, межслойной изоляции, формирования активных элементов приборов и проводящих участков внутри схемы, защиты поверхности схемы от воздействия окружающей среды. Осаждаемые пленки должны удовлетворять многим требованиям. Так, толщина пленки должна быть одинакова как на каждом кристалле СБИС, так и на всех подложках, обрабатываемых во время одного технологического процесса. Структура и состав пленки должны быть полностью контролируемы и воспроизводимы. И наконец, метод осаждения пленок должен быть безопасен, воспроизводим, обеспечивать возможность автоматизации и быть дешевым.
Наиболее широко для этих целей используются двуокись кремния, поликристаллический кремний (поликремний), алюминий, нитрид кремния. В качестве затворных композиций начинают применяться силициды и полициды тугоплавких металлов. К распространенным методам осаждения различных диэлектрических пленок относятся осаждение из парогазовой фазы при атмосферном и пониженном давлении и плазмохимическое осаждение, металлических — термо-вакуумное и магнетронное распыление.
1. Термическое окисление кремния
В технологии формирования ИС двуокись кремния SiO2 используется для нескольких целей. Она служит в качестве маски при ионной имплантации и диффузии легирующей примеси в кремний, для пассивирования поверхности структур, для изоляции приборов друг от друга, выступает в роли одного из основных компонентов в МОП-структурах и обеспечивает электрическую изоляцию в системах многослойной металлизации. Использование SiO2 в качестве материала маски при диффузии примесей основано на том, что коэффициент диффузии ряда примесей (B, P, As, Sb и др.) в ней значительно меньше, чем в кремнии. При ионном легировании для получения маскирующего эффекта используется слой SiO2 толщиной большей длины пробега ионов. Слой SiO2 защищает поверхность кремния и от проникновения посторонних химических веществ и влаги. Плотность поверхностных состояний (ловушек) и скорость поверхностной рекомбинации на границе Si–SiO2 гораздо меньше, чем на поверхности не окисленного кремния, и составляют соответственно 109–1011 см3 и 1–100 см/с, причем минимальные значения достигаются для ориентации (100), а максимальные — для ориентации (111).
В настоящее время для получения окисных слоев разработано несколько методов, которые включают в себя термическое окисление, анодирование в растворах электролитов, пиролитическое осаждение (осаждение из газовой фазы), плазменное окисление. В тех случаях, когда на границе раздела фаз необходимо получить низкую плотность поверхностных состояний, предпочтение отдается методу термического окисления. Однако условие получения минимальной плотности поверхностных состояний не играет роли при выборе метода формирования маскирующего слоя, если маскирующий окисел впоследствии удаляют. При необходимости формирования окисной пленки на поверхности металлического слоя многослойной металлизации пригодными являются только методы низкотемпературного газофазного осаждения.