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 |
107 В/см |
Удельное сопротивление |
1016 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 SiOx (x<2), имеющий однородное электрическое сопротивление
Наименование материала |
Удельное сопротивление |
|
3106 Омсм |
|
108 1010 Омсм |
|
1016 Омсм |
Формирование пленок SIPOS проводится путем химического осаждения из газовой фазы при пониженном давлении при температуре 650750С 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.% |