Способ получения пленок двуокиси кремния Советский патент 1992 года по МПК C23C16/50 

Изобретение относится к области технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении микроэлектронных и пьезоэлектронных устройств.

Известен способ осаждения пленок двуокиси кремния путем разложения кремний- органических соединений в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого соединения и аргона при давлении в реакционном объеме 0,01-0,2 мм рт.ст.

Однако стабильность во времени осажденных пленок недостаточна , что связано с наличием в осаждаемой пленке органических компонентов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества в аргон-кислородной смеси. При этом осаждаемые пленки стабильны и не претерпевают никаких изменений при прогреве их в атмосфере аргона.

Недостатком известного способа является сложность, связанная с необходимостью приготовления аргон-кислородной смеси.

Цель изобретения - упрощение способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок.

xj

ы

00 00

VI го

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения пленок двуокиси кремния путем разложения ТМОС в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества и кислородсо- держащей газовой смеси, в качестве кислородсодержащей смеси используют воздух, а осаждение проводят при общем давлении в реакционном объеме (4,5 ± 0,1) мм рт.ст. и парциальном давлении ТМОС (0,9- 1,5) мм рт.ст..

Способ осуществляют следующим образом.

Осаждение высокостабильных во времени пленок двуокиси кремния проводят на вакуумной установке УВН-71ПЗ. В подкол- пачном устройстве между электродами, между которыми зажигается тлеющий разряд, помещают держатели с пьезоэлемента- ми и пьезоэлектрический датчик и затем подколпачный объем установки откачивают до давления порядка (4-8) мм рт.ст. При достижении необходимого остаточного давления в подколпачном объеме с помощью натекателя устанавливают величину потока паров тетраметоксисилана (ТМОС), обеспечивающую установление в реакционном (подколпачном) объеме давления (1,8 ± 0,1) 10 мм рт.ст. После установления необходимого давления паров ТМОС с помощью на- текателя устанавливают величину потока воздуха, обеспечивающую установление в реакционном объеме давления (4,5 ±0,1) мм рт.ст., причем воздух в подколпачный объем поступает через фильтр, обеспе- чивающий его очистку от пыли. Затем на электроды подают переменное напряжение частотой 1000 Гц и устанавливают плотность тока разряда 0,34 ± 0,03 МА/см2. Скорость роста пленки двуокиси кремния в этих условиях 0,23 ± 0,25 мкм/ч. При достижении необходимой толщины пленки процесс осаждения прекращают.

Контроль толщины пленки осуществляют с помощью пьезоэлектрического датчика по уходу его частоты. В качестве электродов используют круглые пластины из дюралюминия толщиной 0,5-6,5 мм и диаметром 150 мм. Расстояние между электродами 60 мм, ток разряда при этом 60 мА. Способ дает возможность получать пленки толщиной 0,01-10 мкм. Использование в качестве кремнийорганического соединения ТМОС позволяет получать пленки с хорошей равномерностью по толщине и расширить до- пуск на соотношение парциальных давлений паров кремнийорганического вещества и воздуха. Относительная влажность используемого воздуха может

находиться в пределах 20-100%, а его температура 15-30°С.

Было изготовлено три партии кварцевых резонаторов по 10 резонаторов в каждой, режимы покрытия которых пленкой двуокиси кремния приведены в табл. 1.

Пленки, полученные при парциальном давлении ТМОС (0,6-1,2) мм рт.ст., были непрочными, имели низкую адгезию и высокую пористость. Пленки, полученные при парциальном давлении паров ТМОС (1,3- 1,9) рт.ст., были прочными, но имели низкую адгезию к металлам, высокую пористость и недостаточную равномерность. Пленки, полученные при парциальном давлении паров ТМОС (0,9-1,5) мм рт.ст., были максимально плотными, имели минимальную пористость, хорошую адгезию и хорошую равномерность. Стабильность пленок двуокиси кремния оценивали по уходу резонансной частоты кварцевого резонатора в сравнении с уходом частоты в контрольной партии. Измерения резонансной частоты резонаторов осуществляли в нормальных условиях один раз в неделю в течение 1000 ч.

Результаты измерений, приведенные в табл. 2, показывают, что наиболее стабильные пленки были получены в процессах, где парциальное давление паров ТМОС составляло (0,9-1,5) мм рт.ст.

Применение воздуха по сравнению с кислородно-аргоновой смесью значительно упрощает и удешевляет процесс получения пленок двуокиси кремния. Кислород, находящийся в воздухе, используется для образования пленки двуокиси кремния, а остальные компоненты, входящие в состав воздуха, необходимы для бомбардировки молекул ТМОС с целью получения свободных радикалов, участвующих в образовании пленки.

Предложенный способ позволяет получить высокостабильные диэлектрические пленки двуокиси кремния, не содержащие органических компонентов и воды.

Формула изобретения Способ получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества в присутствии кислородсодержащей газовой смеси, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок, в качестве кислородсодержащей смеси используют

,-2

воздух, а осаждение проводят при общем Х1СГ мм рт.ст. и парциальном давлении

-1

давлении в реакционном объеме (4,5 ±0,1) ТМОС(0,9-1,5)-10 мм рт. ст.

,-2

па

-1

Изобретение относится к технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении микроэлектронных и пьезоэлектронных устройств. Цель изобретения - упрощение способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок. В способе получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества в присутствии кислородсодержащей газовой смеси, в качестве кислородсодержащей смеси используют воздух. Осаждение проводят при общем давлении в реакционнрм объеме (4,5± 0,1)/ мм рт.ст,, парциальном давлении ТМОС

Таблица 1

Таблица 2