СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНКИ КАРБИДА КРЕМНИЯ НА ПОДЛОЖКЕ Российский патент 1997 года по МПК H01L21/205 

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности к методам нанесения материалов на подложку разложением газовой смеси с выходом твердого конденсата.

Известен способ получения пленки карбида кремния, включающий нагрев кремниевой подложки до 1173 1573K в атмосфере углеводорода, например C₂H₂ (J. Vac.Scien. and Techn. 1970, 7, 490). Материал подложки, взаимодействуя с углеводородом, образует карбидную пленку. Недостатком способа является то, что он позволяет получать пленку карбида кремния только на кремниевой подложке, что ограничивает его применение.

Другой аналог предлагаемого способа заключается в пропускании смеси из SiH₄, C₃H₈ и CH₂ над подложкой, нагретой до температуры свыше 1573K (патент США N 3520740, кл. 148 175, опублик. 14.07.70). В результате реакции пиролиза в смеси образуются пары карбида кремния, конденсирующиеся на подложке. Основным недостатком этого метода является использование токсичного силана, что требует принятия специальных мер по обеспечению безопасности обслуживающего персонала. Кроме того, все три составляющие смеси взрывоопасны.

Ближайший по технической сути аналог изобретения включает возбуждение плазмы высокочастотного газового разряда в смеси кремнийсодержащего соединения типа силана и углеводородного соединения и осаждение пленки карбида кремния на подложку при размещении ее в зоне конденсации паров карбида кремния, образующихся в плазме ("Thin Solid Films, 1981, 76, N 1, 1 10).

Недостатком этого способа является низкая воспроизводимость состава формируемой пленки, обусловленная высокой чувствительностью состава пленки к неизбежным нерегулируемым колебаниям технологических параметров ее получения, например таких, как электрическая мощность на индукторе и расходы поступающих в плазму веществ.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение воспроизводимости состава пленки. Этот результат достигается тем, что в способе формирования пленки карбида кремния на подложке, включающем размещение подложки в зоне конденсации паров карбида кремния и осаждения карбида кремния в плазме высокочастотного газового разряда кремнийсодержащего реагента и углеводородного соединения, согласно изобретению в качестве кремнийсодержащего реагента используют двуокись кремния, а в плазму дополнительного вводят пары воды с расходом их по массе 10 30% от расхода углеводородного соединения.

Наличие двуокиси кремния и указанного количества паров воды в плазме снижает чувствительность состава формируемой пленки карбида кремния к колебаниям технологических параметров.

Пример. Реализация способа проводилась на плазмотроне ВЧИ-11/1,76 с диаметром рабочей камеры 120 мм. Существование плазменного разряда обеспечивалось четырехвитковым индуктором, охватывающим рабочую камеру. Подаваемая на индуктор мощность изменялась от 22 до 40 кВт.

Осуществлялся синтез покрытий карбида кремния на полированных пластинах кремния, помещаемых в факеле плазменного разряда на расстоянии 160 мм от нижнего среза индуктора.

Углеводородсодержащими реагентами служили пар изопропилового спирта, ацетона, керосина, которые поступали в расходуемый газ при барботировании основного плазмообразующего газа аргона, а также газ-метан. Барботированием поступали и пары воды. Относительная ошибка определения массовых расходов углеводородов и воды не превышала 0,02. Расход аргона 30 л/мин.

Кремнийсодержащим реагентом служили продукты абляции кварцевого стержня, помещенного в плазму высокочастотного разряда.

В указанных режимах на кремниевой подложке формировалось покрытие, состоящее из карбида кремния с примесью двуокиси кремния. Относительное содержание SiC определялось по ИК-спектрам с точностью 0,02. Полученные результаты приведены в таблице, где W мощность, подаваемая на индуктор, C_H20 содержание воды в расходуемом газе относительно массового содержания в нем углеводородов, C_SiC относительное среднее содержание карбида кремния в синтезированной пленке, определяемое до пяти независимым опытам в каждом режиме ее получения, Δc_sic относительный разброс значений содержания карбида кремния в пленке, определяемого по пяти независимым опытам в каждом режиме ее получения.

Когда паров воды в плазме нет, то воспроизводимость состава пленки при использовании в качестве кремнийсодержащего реагента двуокиси кремния практически такая же, как и при использовании силана, поэтому приведенные в таблице данные подтверждают получение указанного выше технического результата при реализации изобретения.

Использование: микроэлектроника, технология полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: для получения пленки карбида в плазму ВЧ газового разряда вводят SiO₂ и углеводородное соединение, размещают подложки в зоне конденсации паров SiC. Для повышения воспроизводимости относительного содержания SiC в пленке в плазму дополнительно вводят пары воды с расходом их по массе 10 - 30% от расхода углеводородного соединения. 1 табл.

Способ формирования пленки карбида кремния на подложке, включающий размещение подложки в зоне конденсации паров карбида кремния и осаждение карбида кремния в плазме высокочастотного газового разряда кремнийсодержащего реагента и углеводородного соединения, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего реагента используют двуокись кремния, а в плазму дополнительно вводят пары воды с расходом их по массе 10 30% от расхода углеводородного соединения.