Способ получения диэлектрической пленки нитрида кремния

Способ получения диэлектрической пленки нитрида кремния

Реферат

Изобретение относится к технологии изготовления мощных кремниевых транзисторов, в частности к способам получения диэлектрических пленок, из которых наиболее широко используемыми являются пленки нитрида кремния.

Известны способы получения пленок нитрида кремния, сущность которых состоит в получении пленки нитрида кремния методом катодного распыления оксида кремния, химическое осаждение пленок и др. [1, 2].

Основными недостатками этих способов являются неравномерность и неоднородность получаемых диэлектрических пленок.

Целью изобретения является получение равномерной и однородной толщины пленки нитрида кремния.

Поставленная цель достигается использованием газовой смеси, состоящей из дихлорсилана (SiH₂Cl₂), жидкого аммиака (NH₃), с предварительным нагревом кремниевых пластин.

Сущность способа заключается в том, что на поверхности пластин формируют пленку нитрида кремния при температуре 800°С из газовой смеси. Использование газовой смеси дихлорсилан-аммиак (SiH₂Cl₂-NH₃) приводит к получению однородных диэлектрических слоев. Химическое осаждение диэлектрической пленки нитрида кремния осуществляют за счет реакции силана с аммиаком при пониженном давлении давление и температуре 800°С по реакции:

3SiH₂Cl₂+4NH₃=SiN₄+6HCl₂+6H₂

Осаждение при пониженном давлении позволяет получить высокую однородность свойств диэлектрических пленок нитрида кремния, высокую производительность процесса осаждения.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что пластины предварительно нагревают при температуре 800°С в течение 20 минут, а затем проводят технологический процесс с использованием газовой смеси дихлорсилан (SiH₂Cl₂), аммиак (NH₃) в соотношении 12 л/ч:20 л/ч соответственно и при рабочем давлении Р=66 Па.

Разброс по толщине полученной диэлектрической пленки нитрида кремния на пластинах составил 3,5÷4,0%.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Процесс проводят в кварцевом реакторе. А в качестве пластин при отработке и оптимизации режимов были использованы пластины кремния КДБ-10 с ориентацией <111>, прошедшие предварительно химическую обработку в смеси «КАРО» и перекисно-аммиачном растворе с последующей отмывкой в деионизованной воде. После продувания реактора азотом предварительно кремниевые пластины нагревают до температуры 800°С, затем подают газовую смесь, состоящую из дихлорсилана (SiH₂Cl₂), жидкого аммиака (NH₃). При этом на поверхности кремниевой пластины формируется диэлектрическая пленка нитрида кремния при соотношении 10 л/ч:10 л/ч при Р=45 Па. Контроль толщины пленки проводится на установке «MPV-SP». Время равно 10 минут. Разброс толщины диэлектрической пленки по пластине составил 5,5-6,0%.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при соотношении:

SiH₂Cl₂:NH₃=11 л/ч:15 л/ч, при Р=55 Па

Время равно 15 минут. Разброс диэлектрической толщины пленок по пластине равен 4,5÷5,5%.

ПРИМЕР 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при соотношении:

SiH₂Cl₂:NH₃=12 л/ч:20 л/ч, при Р=66 Па

Время равно 20 минут. Разброс толщины диэлектрической пленок по пластине 3,5-4,0%.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет получить равномерный и однородный слой нитрида кремния из газовой смеси Si₃N₄ дихлорсилана (SiH₂Cl₂), жидкого аммиака (NHl₄OH) и азота (N₂) при низкой температуре технологического процесса - 800°С.

Литература

1. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. Под ред. В.Н.Черняев.- М.: Радио и связь, 1987, стр.108-109.

2. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Под ред. А.И.Курносов, В.В.Юдин.- М.: Высшая школа, 1986, стр.126-129.

Способ получения диэлектрической пленки нитрида кремния, включающий получение диэлектрической пленки нитрида кремния из газовой смеси, в состав которой входят: дихлорсилан, аммиак, отличающийся тем, что пластины подвергают обработке в газовой смеси, состоящей из дихлорсилана (SiH₂Cl₂) и аммиака (NH₃) при температуре, равной 800°С в течение 20 мин и при соотношении компонентов: SiH₂Cl₂:NH₃=12 л/ч:20 л/ч, где рабочее давление Р=66 Па.