4 Получение пленок нитрида кремния и оксида алюминия.

Иногда применение диэлектрических слоев SiO₂ по тем или иным причинам невозможно. Это может быть связано с отсутствием маскирующих способностей слоя, используемого при фотолитографии. Такие примеси, как Al, Ga, In диффундируют в SiO₂ в десятки и сотни раз быстрее, чем в кремнии, поэтом использовать в качестве маски слои из SiO₂ в данном случае невозможно. Тонкие слои (d=0,1…0,15 мкм) также не способны выполнить функции маски при длительной диффузии таких примесных атомов, как В и Р. Да и электрическая прочность слоев из SiO₂ в ряде задач не удовлетворительна. Поэтому достаточно широкое распространение получили слои из нитрида кремния Si₃N₄. Для многих диффузантов проницаемость слоев из Si₃N₄ значительно меньше, чем слоев из SiO₂. Это позволяет делать их более тонкими, что повышает разрешающую способность фотолитографии. Использование слоев из нитрида кремния имеет и свои недостатки, в частности, более высокую плотность заряда на границе раздела Si–Si₃N₄, чем в системе Si–SiO₂. Есть сложности с травлением рельефа из Si₃N₄. Поэтому часто используют комбинации слоев типа SiO₂–Si₃N₄, или SiO₂–Si₃N₄–SiO₂.

Получить слои из нитрида кремния можно в принципе методом прямого нитрирования поверхности кремния азотом, аммиаком или гидразином:

3Si + 2N₂ Si₃N₄,

3Si + 4NH₃ Si₃N₄ + 6H₂,

3Si + 2N₂H₄ Si₃N₄ + 4H₂.

Однако даже при температурах порядка 1300°С скорость роста слоев Si₃N₄ очень мала (меньше 0,1 нм/мин). Поэтому методы прямого нитрирования в технологии применения не получили. Хорошие результаты получаются при использовании реакций

3SiH₄ + 4NH₃ Si₃N₄ + 12H₂,

3SiCl₄ + 4NH₃ Si₃N₄ + 12HCl.

Температура процессов 600…1100°С. Скорость роста слоев Si₃N₄ получается на уровне 1…20 нм/мин. Слои получаются аморфные, с хорошей маскирующей способностью.

Пленки нитрида кремния возможно получить методом реактивного катодного или реактивного ионно-плазмнного осаждения. Скорость осаждения нитрида кремния 10…50 нм/мин. Кремний вступает в реакцию с азотом, а аргон используется для повышения эффективности распыления. Нитрид кремния осаждается на подложку. Необходимо обеспечить полное отсутствие кислорода, так как кремний взаимодействует с ним значительно лучше, чем с азотом.

Получение пленок оксида алюминия

Слои из Al₂O₃ используют в качестве изолирующих или защитных покрытий в МДП- структурах. Оксид алюминия обладает повышенной радиационной стойкостью, имеет высокие электрические характеристики, прежде всего высокую диэлектрическую проницаемость, что обеспечивает эффективное использование слоев из Al₂O₃ в элементах памяти. Он устойчив к дрейфу таких ионов, как Na и K, вызывающих нестабильность работы полевых МДП-транзисторов.

Слои из оксида алюминия получают

методом анодного окисления предварительно нанесенного на пластину тонкого слоя Al,

методом реактивного распыления алюминиевой мишени в кислородной плазме,

распылением подложки из сапфира электронным или лазерным лучом в вакууме,

пиролизом алюминийорганических соединений.

Последний метод является самым распространенным.