Способ получения структуры полупроводниковых приборов

Способ получения структуры полупроводниковых приборов

Реферат

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для получения диэлектрических покрытий на монолитных интегральных схемах с алюминиевой металлизацией. Цель изобретения увеличение выхода годных полупроводниковых приборов путем улучшения качества диэлектрического покрытия и повышения надежности приборов в работе. Способ включает формирование на поверхности структуры полупроводникового прибора, содержащего алюминиевую металлизацию, двухслойного диэлектрического покрытия, первым из которых является фосфоросиликатное стекло, а вторым аморфный кремний. Пленка аморфного кремния толщиной 500 - 1000 нм осаждается методом низкотемпературного разложения моносилана в высокочастотном разряде. Осаждение проводится в две стадии: со скоростью осаждения 5 15 нм/мин до толщины пленки 50 нм и далее со скоростью осаждения 50 100 нм/мин. После формирования диэлектрического покрытия структуру подвергают отжигу в нейтральной среде при 300 450°С в течение 10 120 мин.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для получения диэлектрических покрытий на монолитных интегральных схемах с алюминиевой металлизацией. Цель изобретения увеличение выхода годных полупроводниковых приборов путем улучшения качества диэлектрического покрытия и повышение надежности приборов в работе. Аморфный кремний, обладающий сжимающими напряжениями по отношению к подложке, исключает образование дефектов, связанных с различием коэффициентов температурного расширения диэлектрического слоя защитного покрытия и подложки. Его химическая стойкость к кислотной или щелочной среде обеспечивает надежную защиту полупроводникового прибора от окружающей среды. Хорошая адгезия аморфного кремния к слою фосфорсиликатного стекла и его более высокая твердость и механическая пpочность обеспечивают в целом механическую прочность всего защитного покрытия и исключают образование в нем нарушений на технологических этапах изготовления приборов. Кроме того, осаждение пленки аморфного кремния путем низкотемпературного разложения моносилана в высокочастотном разряде позволяет проводить водородный отжиг структуры полупроводникового прибора. Атомарный водород, образующийся на поверхности полупроводникового прибора при разложении моносилана, обладает высокой подвижностью и легко проникает в глубокие окисные слои и на границу раздела с кремнием. Он связывает свободные связи в диэлектрике, чем достигается стабилизация зарядового состояния диэлектрических слоев. В процессе осаждения пленки аморфного кремния растущая пленка становится барьером для диффузии атомарного водорода на поверхность структуры и при достижении толщины слоя аморфного кремния 50,0 нм водородный отжиг почти полностью прекращается. Это связано с тем, что слой аморфного кремния становится сплошным и полностью экранирует поверхность структуры от атомарного водорода. Ограничение скорости роста пленки аморфного кремния на первом этапе осаждения величиной 5-15,0 нм/мин обусловлено необходимостью проведения полного водородного отжига полупроводникового прибора до получения сплошной пленки аморфного кремния 50,0 нм. Для получения высокоомного аморфного кремния после его осаждения полупроводниковые структуры подвергают низкотемпературному отжигу, при котором происходит снижение его проводимости с 10¹⁰-10¹² Ом/см после осаждения до 10¹⁴--10¹⁶ Ом/см после термического отжига в нейтральной среде при 300-450^оС. При термическом отжиге в аморфном кремнии разрушаются водородные связи и водород выходит из объема слоя, что сопровождается снижением его проводимости на 3-4 порядка. Температурные границы термического отжига аморфного кремния обусловлены следующими факторами: нижняя граница связана с началом интенсивного разрушения водородных связей и выхода водорода из аморфного кремния, верхняя граница процессами диффузии алюминиевой металлизации в кремниевые области в контактных окнах. Проведение термического отжига в нейтральной среде обеспечивает интенсивный выход водорода из объема слоя аморфного кремния. П р и м е р. На кремниевой пластине формируют структуру полупроводникового прибора, содержащего алюминиевую металлизацию. Пассивирующий слой фосфорсиликатное стекло стекло осаждают в системе моносилан фосфин кислород в соотношении компонентов 1: 0,05-10 при 450^оС. Скорость осаждения 40,0-45,0 нм/мин, толщина 0,9 мкм, содержание фосфора 2,5-3 мас. Затем поверхность пленки подвергают отмывке в деионизованной воде и проводят сушку пластин. Затем на пластины методом химического осаждения газовой фазы при плазменной активации процесса осаждения наносят слой аморфного кремния толщиной 0,5-1,0 мкм. Осаждение аморфного кремния проводят из центрированного моносилана (100% ) при рабочем давлении в реакторе 100-500 мТорр и токе плазмы 1,0-2,0 А. На первом этапе осаждения получают пленку аморфного кремния толщиной 50,0 нм при скорости осаждения аморфного кремния до 15,0 нм/мин (расход моносилана 70,0 см³/мин, рабочее давление 100 мТорр, ток плазмы 1,0 А), на втором этапе осаждения получают слой аморфного кремния 0,5-1,0 мкм (расход моносилана 300-350 см²/мин, давление 300-500 мТорр, ток плазмы 1,5-2,0 А) со скоростью роста 50,0-100,0 нм/мин. После этого пластины подвергают низкотемпературному отжигу при 450^оС в течение 10 мин в среде азота. Затем методом фотолитографии формируют маску и вскрывают контактные окна в слое аморфного кремния и фосфорсиликатного стекла, снимают фоторезистивную маску и после отжига при 450^оС в течение 10 мин в азоте передают приборы для сборки в корпуса. Изобретение позволяет повысить выход годных полупроводниковых приборов и надежность приборов в работе за счет защиты поверхности полупроводникового прибора механически прочным, химически стойким и бездефектным слоем аморфного кремния, присутствия слоя фосфорсиликатного стекла в составе защитного покрытия и водородного отжига структуры, обеспечивающего пассивирующие свойства покрытию и стабильность поверхностного заряда и исключающего утечки между шинами металлизированной разводки, а также за счет заключительного отжига аморфного кремния, позволяющего получить низкую проводимость защитной пленки аморфного кремния и обеспечить диэлектрические свойства верхнему слою защитного покрытия полупроводникового прибора.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, включающий нанесение на поверхность структуры полупроводникового прибора, содержащего алюминиевую металлизацию двухслойного диэлектрического покрытия, первым из которых является фосфорсиликатное стекло, и вскрытие в покрытии контактных окон, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы приборов и увеличения выхода годных приборов путем улучшения качества диэлектрического покрытия, на слой фосфорсиликатного стекла методом низкотемпературного разложения моносилана в высокочастотном разряде осаждают пленку аморфного кремния толщиной 500 1000 нм, причем осаждение аморфного кремния до толщины пленки 50 нм проводят со скоростью 5 15 нм/мин, а затем структуру подвергают отжигу в нейтральной среде при 300 450^oС в течение 10 120 мин.