Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно к получению тонких слоев диэлектрических пленок, используемых в качестве межслойных и пассивирующих покрытий при изготовлении многоуровневых сверхбольших интегральных схем (СБИС) на основе соединений типа А3В5, А2В6, требующих низкотемпературных (< 250оС) технологических режимов обработки.
В технологии изготовления СБИС широко используются пленки диоксида кремния, получаемые или окислением кремния при температуре 1200оС в присутствии различных добавок, или в реакции окисления моносилана кислородом в присутствии инертного газа при температуре не ниже 400оС [1]
Несмотря на различные технологические решения, применяемые при реализации этих способов, в обоих случаях речь идет о высоких температурах, не допустимых при работе с полупроводниковыми соединениями, подвижность электронов в которых резко уменьшается с температурой (в качестве примера можно предложить арсенид галлия и другие типы А3В5 и А2В6) за счет изменения состава, ширины запрещенной зоны и других причин.
Наиболее близким к изобретению является способ получения пленок диоксида кремния, включающий окисление соединений кремния в присутствии добавок аммиака [2]
Применение принципиально низких температур в способе-прототипе ограничивается тем, что технология разработана только в применении к моносилану, а об использовании с этой целью других газообразных кремнийсодержащих реагентов сведения в литературе отсутствуют. Кроме того, желательное дальнейшее понижение температуры синтеза пленок до комнатной жестко ограничено химическими особенностями реакции окисления моносилана и потому принципиально невозможно без физического инициирования.
Целью изобретения является получение тонких пленок при комнатной температуре.
Цель достигается тем, что в качестве окисляемого соединения кремния используют дихлорксилан, а реакцию проводят в тлеющем разряде постоянного тока.
В данном случае для достижения цели используется как инициирование процесса окисления дихлорсилана тлеющим разрядом при низком давлении, так и свойство частиц аэрозоля SiO2 приобретать заряд во внешнем постоянном электрическом поле.
Использование тлеющего разряда позволяет вместе с тем увеличить воспламеняемость горючей смеси и тем самым достигнуть высокой степени превращения дихлорсилана, а кроме того, расширить область воспламенения за счет явления положительного взаимодействия цепей, обнаруженного в этой реакции.
Понижение общего давления способствует повышению качества осаждаемой пленки при комнатной температуре.
Использование дихлорсилана вместо моносилана позволяет уменьшить в пленке нежелательные Si-Н-связи, при этом присутствие следов аммиака также способствует улучшению адгезии и однородности пленки диоксида кремния.
П р и м е р. Цилиндрический реактор для получения пленок диоксида кремния высотой 200 мм и диаметром 120 мм выполнен из кварца и снабжен съемной крышкой, фланцами для ввода газов, измерения температуры и давления, ввода электрических контактов и откачки. На нижнем торце реактора на общей стойке устанавливают две пластины (90х90х20 мм), выполненные из тефлона. На них располагают два алюминиевых электрода (90х90х1 мм), между которыми и осуществляют тлеющий разряд. На электроде, к которому подается положительное напряжение, укрепляют кремниевую пластину технологического размера ( ⊘ 76 мм) так, что электроды представляют собой две обкладки конденсатора, расстояние между которыми составляет 15 мм, к одной из которых прижата кремниевая пластина (центр пластины совпадает с центром электрода).
Предварительно в реакторе создают давление аммиака в следовом количестве не более 0,1 Па. Затем через реакционный сосуд пропускают струю предварительно приготовленной смеси дихлорсилана с кислородом при общем давлении 100 Па.
Вариант А. Между обкладками осуществляют тлеющий разряд от любого стабилизированного источника питания (ток 5 мА, напряжение 340 В) и проводят осаждение в течение 30 мин.
Вариант Б. Между обкладками и параллельно им помещаются две титановые сетки 80х80 мм на одинаковом расстоянии от обкладок, расположенные друг от друга на расстоянии 5 мм. Между сетками осуществляют тлеющий разряд от любого стабилизированного источника питания (ток 5 мА, напряжение 340 В), осаждение проводят в течение 30 мин.
Поскольку пластины кремния, на которые проводят осаждение, находятся вне зоны разряда, то это позволяет избежать радиационных повреждений пленки диоксида кремния электронами и ионами разряда.
Полученное в обоих вариантах покрытие имеет толщину 0,1-0,3 мкм, равномерно и однородно по всей поверхности пластины, обладает пористостью ≈ 1 см2, причем в отсутствии аммиака ≅ 10 см2.
Таким образом, пленки, полученные заявленным способом, практически не содержат нежелательных связей: Si-H и ОН при пористости ≈ 1 см-2.
Заявленный способ инвариантен к типу стабилизированного источника питания и не требует сложного приборного оформления.
Свойства пленок, полученных заявленным методом, делают их перспективными для использования в технологии соединений А3В5 и А2В6 в качестве межслойных или пассивирующих покрытий, а также для защиты материалов со свойствами высокотемпературной сверхпроводимости от механических и иных повреждений.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ДИОКСИДА КРЕМНИЯ | 1991 |
|
RU2040072C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ | 1992 |
|
RU2044367C1 |
СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ДИОКСИДА КРЕМНИЯ | 1996 |
|
RU2119692C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИДА МАГНИЯ | 1995 |
|
RU2083492C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ ДЛЯ АЛЮМИНИЕВОГО ПОКРЫТИЯ | 1991 |
|
RU2034366C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ | 2014 |
|
RU2568334C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК АМОРФНОГО ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОГО КРЕМНИЯ | 1993 |
|
RU2061281C1 |
СТРУКТУРА МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ AB И СПОСОБ ЕЕ ФОРМИРОВАНИЯ | 2010 |
|
RU2420828C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ТОНКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК | 1992 |
|
RU2062526C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНКИ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ | 2008 |
|
RU2398913C1 |
Изобретение может быть использовано при изготовлении межслоистых и пассивирующих покрытий для многоуровниевых сверхбольших интегральных схем. Сущность изобретения: тонкие пленки диоксида кремния получают окислением дихлорсилана в тлеющем разряде постоянного тока. Способ позволяет получать пленки при комнатной температуре.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ДИОКСИДА КРЕМНИЯ, включающий окисление соединений кремния в присутствии добавок аммиака, отличающийся тем, что, с целью получения тонких пленок при комнатной температуре, в качестве окисляемого соединения кремния используют дихлорсилан, а реакцию проводят в тлеющем разряде постоянного тока.
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Авторское свидетельство СССР N 1403907, кл | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Авторы
Даты
1995-07-20—Публикация
1991-06-18—Подача