СПОСОБ СОЗДАНИЯ БУФЕРНЫХ СЛОЕВ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H01L21/268 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых приборов гибридных, интегральных и крио-микросхем.

Известен способ получения барьерных слоев диоксида циркония, заключающийся в нанесении на металлический проводник, разогретый прямым пропусканием тока до необходимой температуры, слоя оксодихлорида циркония, что позволяет получать частицы субмикронных размеров. Попадая на разогретый металлический проводник, оксодихлорид циркония разлагается до диоксида циркония.

Недостатком данного способа является то, что полученный диоксид циркония имеет тетрагональную решетку, кроме того, способ не позволяет наносить слой диоксида на полупроводниковые и диэлектрические подложки.

Известен способ нанесения буферных слоев диоксида циркония на кремний методом окунания в раствор Zr(n-OC₄Hg/₄ в бутаноле и уксусной кислоте с последующим спеканием в атмосфере кислорода при 1000^оС.

Основным недостатком способа является то, что полученные пленки диоксида циркония текстурированы с беспорядочной ориентацией кристаллитов, что приводит к снижению качества буферных слоев. Кроме того, формирование пленок проводится при высоких температурах, что сужает круг материалов подложки, на которые можно наносить буферные слои с использованием данного способа.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ создания буферных слоев диоксида циркония, включающий нанесение на подложку основного спиртового раствора цирконий органической композиции и термообработку под воздействием облучения некогерентным светом с интенсивностью, обеспечивающей нагрев подложки со скоростью 60-150 град/с до 500-900^оС.

Основным недостатком способа является то, что полученные пленки диоксида циркония текстурированы от 41 до 96% в зависимости от условий проведения термообработки, что снижает качество буферных слоев. Это связано со структурными изменениями, возникающими в пленках как под воздействием атомов кислорода, так и под влиянием структуры подложки. Кроме того, наибольшая степень текстурированности наблюдается при температуре термообработки в интервале 700-900^оС, что сужает круг материалов подложки, на которые можно наносить высокотекстурированные буферные слои с использованием данного метода.

Целью изобретения является повышение качества буферных слоев за счет повышения степени текстурированности кубической фазы и расширения диапазона материалов используемых подложек.

Это достигается тем, что в способе создания буферных слоев диоксида циркония, включающем нанесения на подложку основного спиртового раствора цирконий-органической композиции и термообработку под воздействием облучения некогерентным светом с интенсивностью, обеспечивающей нагрев подложки со скоростью 60-150 град/с до 500-900^оС, дополнительно на поверхность подложки наносят спиртовой раствор цирконий-органической композиции, приготовленный в соотношении спирт основной спиртовой раствор алкоксида циркония (5:1)-(10:1) мас. ч. и проводят его термообработку, при этом его режимы термообработки используют те же, что и для основного раствора цирконий органической композиции.

Новым в предлагаемом способе по сравнению с прототипом является то, что перед нанесением цирконий органической композиции на поверхности подложки формируют зародыши диоксида циркония кубической модификации, которые являются центрами кристаллизации при формировании основного слоя диоксида циркония. Для этого на подложку наносят спиртовой раствор алкоксида циркония, приготовленный в соотношении спирт основной раствор алкоксида циркония в соотношении (5:1)-(10:1) мас.ч. основного раствора и проводят его термообработку.

Суть изобретения заключается в том, что на подложку предварительно осаждают сильно разбавленный в основном растворителе (спирте) раствор алкоксида циркония и при отжиге при 500-900^оС на поверхности подложки формируют сверхтонкий слой диоксида циркония, состоящий из микрокристаллов кубической модификации, который и является подслоем для синтеза основной пленки диоксида циркония. При этом сверхтонкие промежуточные слои диоксида циркония имеют более высокое содержание кислорода. Большее структурное взаимодействие наблюдается на границе раздела подложка пленка диоксида циркония.

Последующее формирование основной пленки диоксида циркония происходит на сформированном подслое сверхтонкой пленки диоксида циркония из основной спиртовой цирконий органической модификации. При этом сверхтонкая высокотекстурированная пленка диоксида циркония имеет более совершенные параметры кристаллической решетки, что в свою очередь позволяет целенаправленно изменять кристаллографические характеристики основных пленок диоксида циркония и получать пленки со степенью текстурированности ≈100% Кроме того, способ позволяет расширить диапазон материалов используемых подложек, так как исключается влияние текстуры подложки (поликристаллическая, монокристаллическая, аморфная) на формируемый основной слой диоксида циркония, который наносится на высокотекстурированный сверхтонкий слой диоксида циркония.

П р и м е р. На обезжиренную поверхность кремниевой подложки марки КДБ 7,5 (100) ⊘ 76 мм76 мм методом центрифугирования на установке УНВ-6-Д-1-150-3 наносят дополнительный спиртовой раствор, состоящий из основного 0,1 М спиртового раствора алкоксида циркония, содержащего добавку стабилизатора (Y₂O₃ 15 мол.) и разбавленный основным растворителем спиртом в соотношении (1: 5)-(1:10). Скорость вращения центрифуги 2500 об/мин, время нанесения ≈30 с. Затем пластину помещают в сушильный шкаф на ≈10 мин при 100+10^оС. После этого пластину обрабатывают в установке импульсного отжига на галогенных лампах. Температура обработки 500-900^оС. После охлаждения на пластину наносят со сформированной сверхтонкой пленкой диоксида циркония основной (неразбавленный) раствор алкоксида циркония и аддукатов. Скорость вращения центрифуги 2500 об/мин, время нанесения ≈30 с. После этого пластину помещают в сушильный шкаф на 20 мин при 100+10^оС. Затем обрабатывают на установке импульсного отжига на галогенных лампах. Температура обработки 500-900^оС, скорость нагрева 60-150 град/с.

Съемку дифрактограмм проводят на рентгеновском аппарате ДРОН-2,0 в монохроматизированном Со-К излучении в диапазоне углов отражения θ 12,5-75. Степень текстурированности рассчитывают по формуле
P где I и I^* интегральные интенсивности дифракционных линий для определенных плоскостей текстурированного и изотропного образца соответственно.

Степень текстурированности полученных слоев приведена в таблице. За базовый принят образец без дополнительного сверхтонкого слоя диоксида циркония (см.таблицу).

Использование: технология изготовления полупроводниковых приборов, гибридных, интегральных и крио-микросхем. Сущность: буферные слои диоксида циркония создают путем нанесения на поверхность полупроводниковой подложки основного спиртового раствора цирконий - органической композиции и проведения термообработки. Для повышения степени текстурированности кубической фазы и расширения диапазона материалов используемых подложек перед нанесением на поверхность подложки основного раствора цирконий - органической композиции на ее поверхность наносят спиртовой раствор цирконий - органической композиции, приготовленный в соотношении спирт-основной спиртовой раствор цирконий-органической композиции (5 : 1) : (10 - 1) мас.ч., а затем проводят термообработку при тех же режимах, что и после нанесения основного спиртового раствора.

СПОСОБ СОЗДАНИЯ БУФЕРНЫХ СЛОЕВ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, включающий нанесение по подложку основного спиртового раствора цирконий органической композиции и термообработку под воздействием облучения некогерентным светом с интенсивностью, обеспечивающей нагрев подложки со скоростью (60 150) град/с до 500 900^oС, отличающийся тем, что, с целью повышения качества буферных слоев за счет повышения степени текетурированности кубической фазы и расширения диапазона материалов, используемых подложек, перед нанесением основного спиртового раствора цирконий органической композиции на поверхность подложки наносят спиртовой раствор цирконий органической композиции, приготовленный в соотношении спирт основной спиртовой раствор цирконий органической композиции 5 1 10 1 мас. ч. а затем проводят его термообработку, при этом режимы термообработки используют те же, что и для основного раствора цирконий органической композиции.