9.2 Отримання шарів оксиду і нітриду кремнію
У виробництві напівпровідникових ІМС важливу роль відіграють шари оксиду У технології виготовлення напівпровідникових ІМС головне призначення шарів Отримання шарів Методи отримання шарів У планарній технології частіше всього використовують (або можливе використовування) таких методів: Кожний з перерахованих методів має певні переваги і недоліки при використовуванні його у виробництві напівпровідникових структур. Так, наприклад, піроліз силанів, реактивне розпилювання і реакції перенесення дозволяють одержувати оксидні шари не тільки на кремнії, але і на інших матеріалах, що може бути використане в планарних германієвих приладах, а також в приладах на основі з'єднань А Піроліз силанів використовують в планарній технології на кремнії для отримання товстих шарів оксиду при низьких температурах, коли термічне окислення неприйнятне через істотну зміну параметрів дифузійних шарів при температурах окислення. Такі шари необхідні в спеціальних типах транзисторів, зокрема в НВЧ-транзисторах, для зменшення сумарної ємності колектора, значний внесок в яку вносить ємність контактних площадок, розташованих на оксиді. Найчастіше застосовують два методи: піроліз в потоці газу-носія і вакуумний піроліз. При піролізі, в потоці газу газ-носій, проходячи через, барботер, захоплює пари силану і надходить в реакційну камеру, яка являє собою кварцову трубу, поміщену в піч з температурою, достатньою для розкладання силану. Звичайно використовують тетраетоксисилан, що розкладається при 700°С. При розкладанні утворюється оксид кремнію, який осідає на поміщені в робочу зону печі кремнієві пластини. Цей метод дає найдоскональніші за структурою шари, проте він дуже критичний до підбору швидкості газу-носія, конструкції утримувачів пластин й самої системи. Це пояснюється тим, що досить важко одержати ламінарний потік без завихрень, що дає рівномірні плівки по всій площі осадження. Крім того, зона, в якій розкладання силану не приводить ще до помітного зниження його концентрації в потоці, звичайно менша зони з постійною температурою в печі, а збільшення цієї зони за рахунок більшої швидкості потоку також приводить до нерівномірності плівок за товщиною через появу завихрень у утримувача з пластинами. У тих випадках, коли рівномірність шару оксиду за товщиною є головною вимогою, застосовують вакуумний піроліз. Система отримання шарів при вакуумному піролізі аналогічна розглянутій, різниця лише в тому, що реакційна камера відкачується, а пари силану в контрольованій залишковій атмосфері подаються в систему через натікач. При цьому пари рівномірно розподіляються по всьому об'єму реакційної камери і дають рівномірне осадження в зоні з постійною температурою. Трудність методу полягає в створенні контрольованої атмосфери у відкачуваному об'ємі. Поява неконтрольованих забруднень різко погіршує якість одержуваних цим методом шарів. Термічне окислення —найбільш поширене в планарній технології за кремнієвим методом, при якому шари оксиду одержують шляхом відпалу пластин в окислювальній атмосфері. Метод заснований на високо-температурних реакціях кремнію з киснем або кисневмісними речовинами. Термічне окислення вигідно відрізняється від інших методів технологічністю отримання високоякісних шарів. Оксидні шари досконалі за рівномірністю товщини і за структурою і мають високі діелектричні властивості. Застосування планарної технології на кремнії дає можливість поєднувати термічне окислення з процесом перерозподілу домішки (друга стадія дифузії), оскільки обидва ці процеси в більшості випадків можуть здійснюватися при одній і тій же температурі, вибраній з урахуванням вимог до дифузійних шарів. Є два основні різновиди методу термічного окислення кремнію: а) високотемпературне окислення в атмосфері сухого кисню або зволожених газів (кисню, азоту, аргону), а також водяної пари при атмосферному тиску; б) окислення в парах води при високому тиску і температурі 500 –800? С. Процес термічного окислення відбувається в три стадії: а) адсорбція окислювача на поверхні початкової пластини, покритої оксидом; б) перенесення окислювача через оксидний шар; в) реакція окислювача з кремнієм на межі поділу кремній – оксид кремнію. Отримання шарів Одним з перспективних матеріалів для захисту напівпровідникових структур на основі кремнію і їх ізоляції є нітрид кремнію Для отримання шарів нітриду кремнію використовують різні методи: З методів, заснованих на хімічних реакціях, найбільше застосування одержало осадження шарів Високочастотне реактивне розпилювання засновано на розпилюванні в плазмі азоту атомів кремнію при бомбардуванні кремнієвої мішені іонами азоту і подальшої хімічної реакції. Його перевага перед реактивним катодним розпилюванням полягає в тому, що шари У порівнянні з шарами
|