Спосіб одержання плівок двуокису кремнію

1. Способ получения пленок двуокиси кремния, включающий осаждение в газовой смеси, содержащей соединение кремния и кислород, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что осаждение инициируется однократным искровым разрядом в течение 0,001-0,01 сек, при этом газовая смесь дополнительно содержит водород, и при необходимости, легирующие добавки, а в качестве соединения кремния берут соединение типа SIHnCl4-n в количестве 0,006-0,048 об.% при соотношении содержания водорода и кислорода 1-4:4. 2. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при осаждении легированных пленок двуокиси кремния берут добавки летучих соединений фосфора, бора и мышьяка в количестве 0,001-0,005 об.%. С > О* Изобретение относится к области химического нанесения покрытий осаждением паров из металлоорганических соединений, в частности, получения пленок двуокиси кремния, используемых в микроэлектронике. Наиболее близким по техническому решению является способ низкотемпературного осаждения двуокиси кремния из паровой фазы, заключающийся в том, что кремниевую подложку помещают в кварцевый реактор и осаждение пленки двуокиси кремния ведут при температуре около 200°С под воздействием излучения в коротковолновой области спектра (УФ-лампа) из непрерывно подаваемой в реактор смеси моносилан-кислород-азот [1]. Недостатками этого способа являются: а) необходимость использования специального источника непрерывного инициирования процесса; б) низкая производительность процесса; в) принципиальная невозможность получения равномерных по толщине пленок двуокиси кремния в пределах одной загрузки подложек и качественных пленок на подложках большого диаметра (более 150 мм) вследствие естественной разности газодинамических, тепловых и химических характеристик реакционного потока по объему реактора. Задачей изобретения является разработка управляемого процесса получения пленок двуокиси кремния, в том числе легированных на подложках больших диаметров (практически - неограниченных размеров) с з 6671 заданными электрофизическими параметЗаявленное техническое решение отлирами, большой производительностью и мачается от прототипа: лой энергоемкостью. а) возможностью создания многокомпоУказанная задача решается путем форзиционных структур с разрешающей спомирования самораспространяющегося 5 собностью разнотипных легированных фронта цепной разветвленной химической слоев в пределах разрешения метода (т.е. реакции по гомогенной газовой смеси, сомономолекулярных слоев): держащей соединения кремния SiHnCU-n (п б) исключением воздействия эффектив0,1,2,3) в количестве 0,06 - 0,048 % об., воной энергии на подложку: дород-кислородную смесь (отношение Нг'Ог 10 в) получением равномерных полей - 1-4:4) и легирующие компоненты (фосфин, температур во фронте реакции как по диарсин, боран и др.) в требуемых количествах аметру, так и по длине реактора, что снибез внешнего обогрева исходной смеси и мает м е х а н и ч е с к и е н а п р я ж е н и я в подложек. пленках; Инициирование проводят однократно в 15 г) отсутствием нагрева подложки и реакначале процесса точечным искровым разряционной смеси, что исключает влияние факдом от низковольтного источника напряжеторов дефектообразования в пленках и ния 4. Процесс проводят в горизонтальной снижает энергетические затраты; кварцевой трубе-1 требуемого диаметра (см. д) повышением производительности фиг.1). Соотношение диаметра подложки и 20 процесса вследствие возможности его прореактора составляет не более 0,7. Кремниеведения в реакторах нужных геометричевые либо другие типа подложки помещают ских размеров. на кварцевый подложкодержатель-2 перПример нанесения пленки двуокиси пендикулярно оси реактора с промежутком кремния. между пластинами не менее 5 мм. Длина 25 В кварцевый реактор диаметром 150 мм реактора и количество подложек в загрузке с помещенными внутрь пластинами кремопределяется требованиями производства. ния ф КДБЮ(ЮО) диаметром 1Q0 мм создаДля повышения качества пленок двуокиют разрежение 10" мм рт.ст. и вводят смесь си кремния, улучшения адгезии проводят Нг и СІ?, в отношении 1:1 до давления 40 мм предварительную обработку подложек хло- 30 рт.ст. и с помощью искрового разряда зажиристоводородной смесью. С этой целью регают ее. После эвакуации продуктов реакции актор с помещенными внутрь подложками реактор заполняют рабочей смесью, содервакуумируют до остаточного давления жащей четыреххлористый кремний, водо1 • 10~3 мм рт.ст., и включают искровой разрод, кислород, соединение легирующего ряд. Далее реактор вакуумируют до остаточ- 35 компонента (или без него) до давления 50 мм ного давления 1 • 10~3 мм рт.ст. и продувают рт.ст. и подают искровой разряд. После прорабочей смесью 3, содержащей водородхождения фронта реакции реактор вакуумикислород и кремнийсодержащее соединеруют и заполняют его сухим инертным газом ние до давления 3 5 - 6 0 мм рт.ст. в (А, НЕ, N2). При необходимости нанесения зависимости от требуемой толщины пленки 40 толстых слоев цикл повторяют без предвадвуокиси кремния, и с помощью искрового рительной обработки подложек хлористоворазряда 4 производят поджог смеси. При дородной смесью. Результаты нанесения давлении фронта реакции от торца трубы, в пленок SiO2 представлены в таблице 1. которой вмонтирован искровой разрядник, В таблице 2 приведены данные по полвдоль оси реактора происходит поочеред- 45 учению пленок SiO2 легированных фосфоное нанесение пленки БЮг на поверхность ром из смеси, содержащей 0,8% об. кремниевых подложек. Время взаимодейстИспользование заявляемого изобретевия фронта реакции с поверхностью одной ния позволит разработать новый технологипластины составляет тысячные доли секунд. ческий процесс получения пленок двуокиси При этом возможно получение пленок SIO2 50 кремния, в том числе легированных, для исот мономолекулярных слоев до 10 нм. Для пользования, например, в создании трехполучения более толстых пленок проводят мерных полупроводниковых приборов, повторный цикл без предварительной обраповысить производительность процесса и ботки подложек. снизить его энергозатраты. 55 6671 Таблица Содержание 1 Толщина слоя, мкм Коэффициент преломления, п %об. %об. %об. %об. 0,1 0,006 5 80 9,9 80 30 1,44 14,9 80 30 1,43 19,9 80 30 1,44 5 № 40 1,43 10 80 40 1,44 15 80 50 1,44 19,7 80 40 1,43 5 80 70 1,45 10 80 80 1,44 15 80 80 1,45 19,2 80 90 1,46 0,018 0,3 0,48 0,8 Таблица 2 п/п Содержание РНз в смеси, % об. Соотношение Н2:О2 Толщина ФСС за 1 цикл А° 1 3 1:1 70 4,2 1,43 2 5 1:2 80 4,3 1,43 3 8 80 5 1,45 4 12 1:3 1:4 90 6 1,44 5 15 1:4 90 7,1 1,45 6 20 1:4 90 8 1,45 Упорядник В. Кочубей Замовлення 639 Техред М.Моргентал Содержание Р Коэффициент в слое ФСС, % преломления, п Коректор М. Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101