Способ получения защитных пленок

Способ получения защитных пленок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУ^ГЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК на поверхности р-п-перехо-дов окислением моносилана -или моноси— лана и одного компонента из группы гидридов бора, фосфора, мьшьяка, сурьмы кислородом в атмосфере инерт^- ного газа, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса нанесения защитных покрытий на приборе с легкоплавкими.узлами при сохранении первоначальных параметров, окисление ведут под действием вакуз'многр ультрафиолета.в атмосфере гелия при суммарном давлении газовой смеси 2-4.мм рт.ст. и температуре поверхности, на которой осаждается пленка, 25-40*0.

СООЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕа1УБЛИН (э (и) А1 (51) 5 Н 01 L 21/02

ГОСУДФРСТ9ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

* ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t (21) 2449104/18-25 (22) 01.02.77 (46) 28.02.90. Бюл. 9 8

» (72) И.А.Фролов, Б.Л.Друзь, E.N.Êèòàåâ и В.С.Кирзон (53) 621.382 ° 3 (088.8) (56) Патент СИА h» 3556841, кл. 117-201, опублик. 1971.

Патент Японии h» 48-31632, кл. 99(5),. опублик, 1973.

Патент США Р 3481781, кл. 117-115, опублик. 1969. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАИ1ИТНЫХ

ПЛЕНОК: на поверхности р-и-перехоИзобретение относится к газофазным способам защиты поверхности р-ипереходов от внешних воздействий и может быть использовано в микроэлектронике при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известны способы получения защитных пленок пиролитическим разложением кремнийорганических и металлоорганических соединений, и окислением гидридов.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения защитных пленок на поверхности р-и-переходов окислением моносилана или моносилана и одного компонента из группы гидрида бора, фосфора, мышьяка, сурьмы, например, фосфина или моносилана и диборана кислородом в атмосфере инерто ного газа при температуре 300-600 С.

Недостатком данного способа является невозможность применения данно2 дов окислением моносилана или моносилана и одного компонента из группы гидридов бора, фосфора, мышьяка, сурьмы кислородом в атмосфере инерт„ного газа, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса нанесения защитных покрытий на приборе с легкоплавкими,узлами при сохранении первоначальных параметров, окисление ведут под действием вакуумного ультрафиолета.в атмосфере гелия при суммарном давлении газовой смеси

2-4 .мм рт.ст. и температуре поверхности, на которой осаждается пленка, 25-40 С. го метода получения пленок для защиты поверхности р-п-переходов при наличии контактных областей с .температурой плавления ниже 300 С, в связи с резким ухудшением изолирующих и пассивирующих свойств покрытий, осаждаемых в этой температурной области.

Цель изобретения — упрощение процесса нанесения защитных покрытий на почти готовый прибор с легкоплавкими узлами, при сокращении первоначальных параметров прибора.

Укаэанная цель достигается тем, что процесс окисления ведут под действием вакуумного ультрафиолета в атмосфере гелия при суммарном давлении газовой смеси 2-4 мм рт.ст. при температуре поверхности, на коо торой осаждается пленка, 25-40 С.

Снижение температуры осаждения покрытий методом окисления гидридов ограничивается следующими факторами:

616992 монотонным ухудшением свойств осаждаемого слоя с уменьшением температуры процесса, существованием пороговой температуры, ниж0 которой реакция практически прекращается.

Ухудшение свойств окисла с пони-. жением температуры обусловлено уменьшением энергии поверхностной миграции адсорбируемых подложкой молекул.

Кристаллизация осаждаемых частиц происходит в существенно неравновесных условиях. В результате этого образуются рыхлые пленки с низкой электрической прочностью, большими токами утечки и невысокой адгезией к подложке. Величина пороговой температуры определяется условиями образования и гибели активных центров, поскольку реакция окисления 20 гидридов протекает по цепному меха. — . низму.

Снижение температуры осаждения защитной пленки в предлагаемом спосо6е осуществлено воздействием ульт- 25 рафиолетового излучения в определенном интервале длин волн на реакционную зону. Вануумный ультрафиолет эффективно поглощается всеми гидридами. За счет этого системе сообщается энергия, необходимая для увеличения подвижности адсорбируемых подложкой мОлекул. Кроме того, корото коволновое ультрафиолетовое стимулирование процесса приводит к образованию дополнительного количества активных центров, снижающих температурный порог реакции.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что осуществление процесса осаждения защитного по40 крытия при температуре 25-40 С поз0 воляет сократить первоначальные «p метры полупроводникового прибора, а также упростить технологию и сокра- 45 тить время осаждения за счет сокращения в технологическом процессе операций нагрева и охлаждения, Пример 1 . Устройство для осуществления способа представляет собой кварцевый реактор (см. чертеж),. состоящий из корпуса 1 с плоским дном, крьппки 2, подложкодержателя 3, вкладьппа 4 и источника излучения 5. Крышка и корпус герметично соединяются с помощью шлифа 6. Газовая смесь подается через кольцо с отверстиями, расположенное в верхней части реактора, Ввод газовых компонентов осуществлен с помощью дозаторов. На один объем смеси гелия с моносиланом (17 S,Н ) .взят один объем кислорода и два объема гелия. Процесс ведут при напряжении на электродах 350 В и суммарном давлении газовой смеси

2-4 мм рт.ст. Температура в зоне подложки составляет 25-40 С, Осаждение происходит на полированной подложке из монокристаллического кремния. Время процесса 0,5 ч. Параметры пленок двуокиси кремния, полученных в этих условиях, следующие .

Толщина Оэ5 Оьб р

Диэлектрическая проницаемость 3,2-3,5

Пробивное напряжение 3-5 -10 В/см;

Скорость травления в буферном травителе

HF WHgF:Н,О

1:3 б—

30-50 А/с

Пример 2. По сравнению с предыдущим примером изменен состав газовой среды. На один объем смеси гелия с моносиланом и фосфином (1Ж

S H, 0,1% РНз) берут один объем кислорода и.два объема гелия, Время процесса 1,5 ч.

Параметры пленок, полученных.в этих условиях, следующие:

Иолярное содержание

P@0g

4,2-4,6

Вкладыш служит для более равномерного распределения газовых потоков внутри реактора . В качестве источника вакуумного ультрафиолета использован полый катод, вмонтированный в крышку реактора. Кольцевой анод 7 расположен внутри кварцевой трубки 8, которая герметично крепилась к полому катоду. Полый катод и анод выполнены нз титана, Охлаждение электродов производится при помощи системы водяного охлаждения.

Система охлаждения анода на рисунке не показана. Загрязнение. источника излучения продуктами реакции предот.вращалось за счет продувки,зоны источника гелием. Максимальная интенсивность вакуумного ультрафиолетового излучения при фиксированном напряжении на электродах достигается, при давлении гелия 0,5-3 мм рт.ст.

- 616 молярйых Е

2,1""2,3 /»

4,1-4,3

70-1000 А/с

3-5 10 В/см, 90-".

120 A/ñ

Пробивное напряжение пленки, стравленной до толщины 1 р

2-,4 10 В/см.

РМтк+Не

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Редактор М.Ленина

Заказ 503 Тираж 457 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Толщина

Диэлектрическая проницаемость

Скорость ",равления в буферном травителе

Пробивное напряжение пленки, стравленной до толщины l p

Пример Э. По сравнению с, примером 1 изменен состав газовой смеси, На один объем смеси гелия с моносиланом и дибораном (1X объемный SiH, 0,257. объемных В 11 ) берут один объем

992 б кислорода и два объема гелия. Время процесса 4 ч.

Параметры пленок, полученных в этих условиях:

Молярное содержание 15,9В 203 16,2 мол.Х

Толщина 5,8-6,2.м

Диэлектрическая проницаемость 3,5-3,7

Скорость травления в буферном травителе