Спосіб виготовлення структур кремній-двоокис кремнію-нітрід кремнію

ДЛЯ ГЛУЖІ_ЬНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН ЭКЗ № (Ш (19) ( . 5 1 ) 5 И 01 L 21/318 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) (22) 2 5 , 0 7 . 9 0 (71) Научно-производственное объединение "Микропроцессор" (72) Е 0 И, Богданов, В в Г, Дубина, М0|До Живов и А.И. Карплюк (53) 621.382 (088.8) (56) Семенова 0 с И о и др ц Синтез слоев нитрида кремния аммонолизом т е т рахлорида кремния в реакторе пониженного давления. Изв. АН СССР, Неорганические материалы, 1 9 8 1 , т . 17, Г 17, с 1223-1225, Авторское свидетельстве СССР № 1093175, к л . Н 01 L 21/318, 1981 Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии получения МНОП-структур и н т е г ральных схем о Известен способ получения с т р у к тур кремний-двуокись кремния - нитрид кремния, включающий осаждение на расположенные в peaкторе с т р у к туры кремний-двуокись кремния пленки нитрида кремния из парогазовой смеси тетрахлорида кремния, аммиака и инертного газа при пониженном давлении, вакуумный отжиг структур после осаждения пленки нитрида кремния. Недостатками э т о г о способа являются неудовлетворительные электрофизические параметры МНПП-структур, 10-92 C52*) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР КРЕМНИЙ-ДВУОКИСЬ КРЕМНИЯ-НИТРИД КРЕМНИЯ (57) Использование: при изготовлении ПНОП-структур интегральных схем. Сущность изобретения: проводят осаждение на расположенные в реакторе структуры кремний - двуокись кремния пленки нитрида кремния из парогазовой смеси тетрахлорида кремния, аммиака и инертного газа при пониженном давлении, Затем осуществляют отжиг структур кремния при атмосферном давлении, Отжиг проводят последовательно в азоте в течение 10—15 мин, водороде в течение 20-25 мин и а з о те в течение 10-15 мин, причем температуру отжига поддерживают в диапазоне 800-900°С, связанные с наличием флуктуации заряда в пленках нитрида кремния, встроенного отрицательного заряда и, как следствие э т о г о , малая крутизна вольтФарадных характеристик МНОП-структур. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения структур кремнийдвуокись кремния - нитрид кремния, включающий осаждение на расположенные в реакторе структуры кремнийдвуокись кремния пленки нитрида 1 кремния из парогазовой смеси тетрахло рида кремния, аммиака и инертного газа при пониженном давлении, вакуумный отжиг структур после осаждения пленки нитрида кремния, причем после Н*ЧВ»п_^ 1720^0 вакуумного отжига структуры отжигают в аммиаке при давлении 1-2 зтм не менее 30 мин. Недостатком этого способа являются недостаточно высокие уровни записи и стирания информации МНОПструктуры, характеризующие качество электрически перепрограммируемых запоминающих устройств, имеющих тун10 нельно-тонкий слой двуокиси кремния. Неудовлетворительные электрофизические параметры таких структур связаны по-видимому, с плотностью состояний на границе раздела сверхтонкий оки15 сел-нитрид кремния, а именно с неоптимальностью концентрацией и з б ы точного кремния и метастабильных связей N-H и Si-H. Целью изобретения является улуч- 20 шение электрофизических параметров структур кремний-двуокись кремния нитрид кремния за счет увеличения уровней записи и стирания ииформэЦИИ 25 Поставленная цель достигается тем, что в способе получения структур кремния - двуокись кремния - нитрид кремния, включающем осаждение на расположенные в реакторе структу- 30 ры кремний-двуокись кремния пленки нитрида кремния из парогазовой смеси тетрахлорида кремния, аммиака и инертного газа при пониженном давлении, отжиг структур после осаждения плен35 ки нитрида кремния, отжиг структур проводят при атмосферном давлении последовательно в азоте в течение 10-15 мин, водороде в течение 2025 мин и азоте в течение 10-15 мин, причем температуру отжига поддержива- 40 ют в диапазоне 800-900°С. ге структур в азоте менее 10 мин,например 5 мин, или более 15 мин (например 20 мин), з также при отжиге в водороде менее 20 мин (например 15 мин), или более 25 мин (например 30 мин), не происходит улучшения электрофизических параметров МН0Пструктуры. При соблюдении предлагаемой продолжительности отжига при температуре отжига менее В00°1 (например 750 С) С или более 900°С, улучшения электрофизических параметрой^іНПП-структур также не происходит. Под улучшением электрофизических параметров МНОП-структур понижается увеличение уровней записи и стирания информации, что является следствием получения в пленке нитрида кремния концентрации избыточного кремния и метастабильных связей Si-H и N-H в заданных пределах0 П р и м е р о Пластины монокристаллического кремния марки КЭФ ^,5 ориентация ( i l l ) , покрытые слоем термической двуокиси кремния толщиной 16 А, помещают в кварцевый реактор перпендикулярно его осИс Реактор герметизируют и откачивают вакуумной системой до давления 6,&5 Па. Затем устанавливают скорость откачки 10 л/ч и подают в реактор парогазовую смесь тетрахлорида кремния с аргоном с расходом 11 л/ч и аммиак с расходом 1,*f л/ч. Температуру в реакторе устанавливают с градиентом по длине реактора 830-890-930*0. После наращивания пленки нитрида кремния толщиной 800 А прекращают подачу парогазовой смеси, откачивают реактор, отключают вакуумную систему и напускают в реактор аргон. Затем разгерметизируют реЭффект улучшения электрофизичесактор, извлекают из реактора структуких параметров МНОП-структур, в частры и помещают их в реактор для отжиности увеличение уровней записи и 45 г а . Устанавливают температуру в рестирания информации, при использоваакторе 850 С и проводят отжиг струкнии предлагаемого способа достигаеттур при атмосферном давлении послеся совершенствованием структуры плендовательно в азоте в течение 10 мин, ки нитрида кремния, а именно получерасход азота 200 л/ч, водороде в тением на границе раздела сверхтонкий 50 чение 20 мин, расход водорода 200 л/ч, окисел-нитрид кремния оптимальных и вновь в азоте в течение 10 мин, концентраций избыточного кремния и расход азота 200 л/ч, После отжига метастабильных связей Si-H и N-H, а структуры извлекают из реактора, также исключением вакуумного отжига структур, приводящего к значительному уменьшению концентрации N-H свя- 5 5 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я зей в пленке нитрида кремния. Способ получения структур кремнийДанные режимы отжига структур имедвуокись кремния - нитрид кремния, ют следующее обоснование. При отжи0 1720M0 включающий осаждение на структуры кремний-двуокись кремния пленки нитрида кремния из парогазовой смеси тетрахлорида кремния, аммиака и инерт-5 ного газа при пониженном давлении, отжиг структур после осаждения пленки нитрида кремния, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения электрофизических параметров 10 Редактор Но Каменская структур за счет увеличения уровней записи и стирания информации, отжиг структур проводят при атмосферном давлении последовательно в азоте в течение 10-15 мин, водороде в течение 20-25 мин и азоте в течение 1015 мин, причем температуру отжига поддерживают в диапазоне 800-900 Со Составитель Т3 Скоморохова Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар Заказ 982/ДСП Тираж Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР НИИ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101