Способ осаждения тонкопленочных структур электронной техники Советский патент 1993 года по МПК C30B35/00 

Изобретение относится к технологии создания тонкопленочных структур электронной техники, в частности, эпитаксиальных, поликристаллических и аморфных пленок кремния/германия и соединений AIHBV, фос- форо-, борофосфоро-, фосфоромышьякови- стых силикатных стекол, оксидов и нитридов кремния с использованием моносилаиов, хлоридов кремния, германия и соединений AMIBV, арсина, диборана, фосфина, стибина и элементоорганических соединений и направлено на защиту окружающей среды от отработанных токсичных и агрессивных газов и парогазовых смесей.

Цель изобретения - повышение степени нейтрализации газов и парогазовых смесей, образующихся при взаимодействии гидридов, хлоридов и элементоорганических соединений III, IV и V-rpynn.

Поставленная цель достигается тем, что в способе осаждения тонкопленочных структур электронной техники, включающем ввод в реакционную камеру гидридов, хлоридов и других соединений элементов III, IV и V группы периодической системы, нагрев и разложение их на подложке, отвод и нейтрализацию отработанных токсичных и агрессивных газов в растворе-абсорбенте, содержащем щелочь и воду, раствор-абсорбент дополнительно содержит оксихлорид натрия, а в качестве щелочи берут гидроокись калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидроокись калия20-25 Оксихлорид натрия 15-20 Вода Остальное и нейтрализацию ведут во взвешенных частицах раствора в оросительной колонке.

-ч «о

SQ

4 О

го

Сч)

Сущность изобретения заключается в следующем. Реализация признака - раствор-абсорбент дополнительно содержит оксихлорид натрия, а в качестве щелочи берут гидроокись калия - обеспечивает повышение степени нейтрализации отработанных токсичных и агрессивных газов за счет интенсификации окислительных процессов. Происходит это в результате того, что щелочная среда раствора-абсорбента активирует процесс распада оксихлорида натрия до хлористого натрия и атомарного кислорода, Именно, последний играет роль сильного окислителя и переводит продукты распада токсичных и агрессивных газов и парогазовых смесей и паров хлоридов в их оксиды, которые, отличаясь более высоким удельным весом, по отношению ко взвешенным частицам раствора абсорбента, под воздействием сил тяжести осаждаются в емкость-резервуар с абсорбентом внутри оросительной колонки.

Реализация признака.- и нейтрализацию ведут во взвешенных частицах раствора в оросительной колонке позволяет обеспечить полное поглощение отработанных токсичных и агрессивных газов и парогазовых смесей всей массой взвешенных частиц, благодаря большой развитой поверхности соприкосновения этих частиц, как абсорбента, с соприкасающимися отработанными токсичными и агрессивными газами. Это создает условия интенсификации взаимодействия среды с абсорбентом внутри оросительной колонки.

Содержание оксихлорида натрия, дополнительно вводимое в раствор абсорбент, а также содержание гидроокиси калия в нем, являются оптимальными для данного способа.

Реализация способа осаждения тонкопленочных структур электронной техники в реакторах пониженного давления по данному способу осуществлялось при изготовлении тонких 0,8...1 мкм поликристаллических пленок кремния, легированных мышьяком, фосфором и бором соответственно, с использованием в качестве токсичных и агрессивных газов моносилана, дихлорсилана, арсина, фосфина и диборана, борофосфоро- силикатных стекол толщиной 0,8...1,5 мкм с использованием моносилана, фосфина, диборана и кислорода и пленок нитрида кремния толщиной 0,15...0,20 мкм с использованием дихлорсилэна, моносилана и аммиака и гексаментилдисилазана. Осаждение тонкопленочных структур осуществлялось по стандартному технологическому маршруту парогазовых химических процессов, отличием которых была нейтрализация токсичных и агрессивных газов и парогазовых смесей на выходе из реактора. Осаждение тонкопленочных структур осуществлялось в установке Изотрон-2М с вакуумным агрегатом АРВ-160 и расходомером типа R-2-15 и Parter 125-Series фирма Sklnker Electric Valll Company на линиях дихлорсилана. моносилана, арсина, фосфина, диборана. Общее давление парогазовой

0

смеси в реакторе поддерживалось в пределах 40... 120 Па. Скорость подачи газовой или парогазовой смеси через реактор поддерживалась на уровне 60...140 дм3/ч. Отходы отработанных токсичных и агрессивных

5 газов и парогазовых смесей в процессе осаждения тонкопленочных структур все время откачиваются из реактора и через специальный патрубок вводятся в оросительную колонку протйвопотоком распыляемому через фор0 сунку раствору-абсорбенту, который из резервуара-накопителя подается в нее с помощью насоса под давлением 1„,2 атм. Давление внутри оросительной колонки поддерживается на уровне нуля за счет раз5 режения задающегося вентиляционной системой. Взаимодействие раствора-абсорбента с отработанными токсичными и агрессивными газами и парогазовыми смесями осуществляется в верхней части оросительной

0 колонки, образующиеся в процессе химического взаимодействия оксиды и другие комплексы, ввиду более высокого удельного веса по отношению к раствору-абсорбенту, выпадают в резервуар-накопитель раство5 pa-абсорбента, находящегося в нижней части оросительной колонки и осаждаются в его нижней части, не создавая препятствий .для подачи раствора-абсорбента в распылительную форсунку.

0 Приготовление раствора-абсорбента осуществлялось из гидроокиси калия, оксихлорида натрия и деионизованной воды с таким расчетом, чтобы получить 5 растворов-абсорбентов, а именно, растворы, охва5 тывающие по составу заявляемые пределы компонентов и пределы ниже и выше заявляемых - растворы-абсорбенты:

После нейтрализации отработанных токсичных и агрессивных газов и парогазо0 вых смесей оценивалось их содержание на выходе из оросительной колонки в вентиляционную систему методом отбора проб, масс-спектроскопии и И «-спектроскопии. Результаты испытания данного способа

5 осаждения тонкопленочных структур электронной техники в реакторах пониженного давления представлены в таблице, где №№ 1-5 испытываемых растворов-абсорбентов, б - раствор-абсорбент прототипа: с - концентрация в мг/м3 отработанных токсичных

и агрессивных газов и парогазовых смесей на выходе из оросительной колонки в вентиляционную систему;

АзНз-арсин; РНз-фосфин; В2Нб дибо- ран; 5Ш4-моносилан; 51Н2С12 Дихлорси- лан; 51С 4-тетрахлорид кремния; МНз-аммиак; HCI-хлористый водород.

Примеры 1-5 иллюстрируют варианты раствора-абсорбента при нейтрализации отработанных токсичных и агрессивных газов и парогазовых смесей, при реализации которых заявляемое содержание компонентов выходило за пределы, указанные в данном способе.

Примеры 2-4 в таблице иллюстрируют предлагаемый состав для нейтрализации отработанных токсичных и агрессивных газов и парогазовых смесей.

Результаты, представленные в таблице, показывают, что данный способ осаждения тонкопленочных структур электронной техники в реакторах пониженного давления позволяет полностью нейтрализовать отработанные токсичные и агрессивные га - зы и парогазовые смеси непосредственно внутри оросительной колонки, исключая их попадание в окружающую среду.

В примерах, составы которых выходят за пределы, указанные в данном способе, наблюдается незначительное наличие отработанных токсичных и агрессивных газов и парогазовых смесей на выходе из оросительной колонки в вентиляционную Систему, а следовательно, и в окружающую среду.

В примере 6, соответствующем прототипу, содержание на выходе из вентиляционной системы в окружающую среду составляет (мг/м3): диборана 4; арсина 3;

фосфина 0, 2; моносилана 6; тетрах/юрида кремния 10;дихлорсиланз 6; аммиака 8-10; хлористого водорода 6-8.

Полученные результаты показывают, 5 что данный способ осаждения тонкопленочных структур электронной техники позволяет при нейтрализации отработанных токсичных и агрессивных газов и парогазовых смесей исключить их попадание в окру0 жающую. среду. Это дает возможность улучшить экологическую среду полупроводникового производства и производства электронной техники.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

5 Способ осаждения тонкопленочных структур электронной техники, включающий ввод в реакционную камеру гидридов. хлоридов и других соединений элементов III, IV, V групп Периодической системы, нагрев

0 и разложение их на подложке, отвод и нейтрализацию отработанных токсичных и агрессивных газов в растворе-абсорбенте, содержащем щелочь и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения

5 степени нейтрализации газов и парогазовых смесей, образующихся при взаимодействии гидридов, хлоридов и элементоорганических соединений III, IV и V групп, раствор-абсорбент дополнительно

0. содержит оксихлорид натрия, а в качестве щелочи - гидроокись калия при следующем соотношении компонентов, мае.%: . Гидроокись калия20-25; Оксихлорид натрия 15-20;

5 ВодаОстальное, и нейтрализацию ведут во взвешенных частицах раствора-абсорбента в оросительной колонке.

Использование; защита окружающей среды от отработанных токсичных газов при производстве электронной техники. Сущность изобретения: после ввода в реакционную камеру исходных реагентов, нагрева и их разложения на подложке отработанные газы нейтрализуют в оросительной колонке во взвешенных частицах раствора-абсорбента следующего состава: мас.%: гидроокись калия. 20-25; оксихлорид натрия 15-20; вода-остальное. Повышают степень нейтрализации газов. 2 табл.

Таблица 1

Результаты испытания способа осаждения тонкопленочных структур электронной техники

по предлагаемому способу и прототипу

Таблица 2