СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК Российский патент 2001 года по МПК H01L21/316 

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов, в частности к способам получения пленочных диэлектриков, из которых наиболее широко используемым является окись тантала (Ta₂O₅).

Известны способы получения окиси тантала (Ta₂O₅) - катодное распыление и электронно-лучевое испарение тантала с последующим его окислением [Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. Москва, "Радио и связь", 1987, с. 435-436].

Основным недостатком этого способа являются высокая температура.

Целью изобретения является получение окиси тантала при низких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что окись тантала получают из гомогенной смеси, состоящей из пентохлорида тантала (TaCl₅), кислорода (O₂) и окиси азота (NO).

Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности подложки формируют тонкопленочный диэлектрик окиси тантала при низких температурах 180-400^oC осаждением из газовой фазы за счет реакции между пентохлоридом тантала с кислородом и окисью азота.

Термодинамические расчеты показывают, что в прямом направлении указанная реакция самопроизвольно может протекать с большой скоростью, так как свободная энергия Гиббса имеет отрицательное значение.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в качестве окислителя используют кислород O₂ с добавкой окиси азота NO, что снижает температуру процесса.

В предлагаемом способе процесс ведут из газовой фазы, содержащей пентохлорид тантала, кислород и окись азота при мольном соотношении компонентов:
TaCl₅ : O₂ : NO = 1 : 1 : (2,8-3,2)
При этом скорость газового потока составляет 15-20 л/мин.

Режимы проведения процесса обусловлены тем, что нижний температурный интервал лимитируется температурой возгонки пентохлорида тантала. При проведении процесса выше 400^oC все большая часть оксида тантала окисляется в газовой фазе, засоряя реакционную камеру и ухудшая качество образующейся пленки. Мольное соотношение компонентов: 1:1:(2,8-3,2) обусловлено тем, что снижение содержания окиси азота ниже 2,8 и увеличение выше 3,2 приводит к ухудшению качества тонкопленочного диэлектрика из оксида тантала.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Процесс проводят в реакторе с барабаном, на гранях которого размещены кремниевые пластины. После продувания реактора аргоном, нагревают кремниевые пластины до температуры 180^oC, затем подают гомогенную смесь, состоящую из пентохлорида тантала, кислорода с добавкой азота при мольном соотношении (1:1:3). При этом на поверхности полупроводника формируется тонкопленочный диэлектрик оксида тантала с показателем преломления 1,55-1,580.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении TaCl₅:O₂:NO=1:1:2,8 и температуре 250^oC. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления 1,45-1,456.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении TaCl₅:O₂:NO=1:1:3 и температуре 250^oC. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления 1,58-1,60.

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении TaCl₅:О₂:NO=1:1:3,2 и температуре 250^oC. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления 1,51-1,52.

Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении TaCl₅:O₂:NO=1:1:3 и температуре 300^oC. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления 1,59-1,61.

Пример 6. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении TaCl₅:O₂:NO=1:1:3 и температуре 400^oC. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления 1,59-1,60.

Как следует из результатов опытов, уже при температуре 250^oC получают пленки оксида тантала с хорошими основными показателями, поэтому предложенный способ позволяет снизить температуру до 180^oC без ухудшения основных показателей пленок.

Таким образом, предлагаемый способ получения тонкопленочного диэлектрика из пентохлорида тантала из газовой фазы позволяет провести процесс при сравнительно низких температурах (180-400^oC), что обеспечивает сохранность металлизации и неизменность свойств таких низкотемпературных полупроводников, как германий и ряд соединений A^IIIB^V и A^IIB^VI и нет необходимости использования материалов и оборудования с высокой термической устойчивостью.

Использование: в технологии получения полупроводниковых приборов, в частности в способах получения пленочных диэлектриков, из которых наиболее широко используемым является окись тантала (Та₂О₅). Техническим результатом изобретения является получение пленки окиси тантала при низких температурах. Сущность изобретения: на поверхности подложки формируют тонкопленочный диэлектрик окиси тантала при температурах 180-400^oС осаждением из газовой фазы за счет реакции между пентохлоридом тантала с кислородом и окисью азота.

Способ получения тонкопленочного диэлектрика оксида тантала, включающий обработку подложек гомогенной смесью пентохлорида тантала и кислорода при повышенной температуре, отличающийся тем, что подложки подвергают обработке гомогенной смесью с добавкой оксида азота при мольном соотношении пентохлорида тантала к кислороду и оксиду азота соответственно равном 1 : 1 : (2,8 - 3,2), обработку подложек ведут с предварительным нагревом их до температуры 180 - 400^oС при скорости газового потока 15 - 20 л/мин.