СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОК ДИОКСИДА КРЕМНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H01L21/316 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления пленок с пониженной дефектностью.

Известен способ изготовления пленок диоксида кремния с пониженной дефектностью [1] путем нанесения пленки диоксида кремния на кремниевую подложку и циклической низкотемпературной обработки структур в жидком азоте, чередующуюся через 30-60 с, с выдержкой при комнатной температуре. В пленках диоксида кремния, изготовленных таким способом, ухудшаются параметры за счет резкой смены температур.

Известен способ изготовления пленок диоксида кремния с пониженной дефектностью [2] путем введения операции предварительного геттерирования и высокотемпературного отжига до и после окисления.

Недостатками этого способа являются:

- плохая технологическая воспроизводимость;

- повышенная плотность дефектов;

- значительные утечки.

Целью изобретения является снижение плотности дефектов в диоксиде кремния, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе формирования диоксида кремния окисления кремния проводят в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду.

При введении хлора в окислительную среду происходит нейтрализация подвижных ионов натрия и уменьшения плотности поверхностных состояний, снижается плотность дефектов, улучшаются диэлектрические свойства геттерированием примесей, связанных с дефектами в окисле.

Технология способа состоит в следующем: кремниевую полупроводниковую подложку помещают в диффузионную печь, нагретую до температуры 1150-1200°С, и проводят окисление в парах воды. В процессе термического окисления в окислительную среду вводят 1-4% хлора. В результате на полупроводниковой подложке формируется диоксид кремния с (низкой плотностью) пониженной дефектностью.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы структуры диоксида кремния. Результаты измерений параметров представлены в таблице 1.

Таблица 1Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологииПараметры н/п структур, изготовленных по предлагаемой технологииток утечки
Iут·10¹² Aплотность поверхностных состояний N, ·10¹² см^-2плотность дефектов, см^-2ток утечки Iут·10¹² Aплотность поверхностных состояний N, ·10¹⁰ см^-2Плот-ность дефектов см^-24,75460,34,265,18490,56,774,57470,45,463,22420,21,152,12,5390,11,545,71520,30,766,46550,54,579,73,5580,72,284,48,5450,46,969,04610,53,187,35,2570,34,475,41,7510,40,965,03490,21,46

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 11%.

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую формирование слоя диоксида кремния в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду:

- снизить плотность дефектов в структурах;

- обеспечить высокую технологичность;

- улучшить параметры структур;

- снизить токи утечки;

- повысить процент выхода годных.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления диоксида кремния путем формирования слоя диоксида кремния в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду позволяет повысить процент выхода годных структур и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Патент №2128382 РФ, МКИ H01L 21/205.

2. Патент №5132244 США, МКИ H01L 21/322.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: в способе изготовления пленок диоксида кремния окисление проводят в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением в окислительную среду 1-4% хлора. Техническим результатом изобретения является снижение плотности дефектов в диоксиде кремния, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления пленок диоксида кремния, включающий окисление кремния на поверхности полупроводниковой подложки, отличающийся тем, что окисление проводят в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением в окислительную среду 1-4% хлора.