Спосіб іонно-плазмового формування планарного дифузійного джерела із нітриду бору

Реферат: Спосіб належить до галузі мікроелектроніки, а саме до технологій формування та виготовлення твердих планарних дифузійних джерел високої стабільності. Спосіб іонно-плазмового формування планарного дифузійного джерела із нітриду бору полягає в попередній хімічній обробці кремнієвих пластин великого діаметра (150 мм) у перекисно-аміачній суміші і промивці їх в деіонізованій воді з наступним формуванням джерела із нітридних плівок бору кубічної фази шляхом низькотемпературного процесу осадження із направлених іонно-плазмових потоків частинок з використанням двох роздільних потоків іонно-плазмових джерел, один з яких формується з продуктів дисоціації, збудження і іонізації сполуки - боразину (B3N3H6), другий, азот (N2), виступає як реактивний реагент і є основою азотної плазми. Технічним результатом винаходу є забезпечення високої однорідності на площі великих діаметрів пластин (більше 150 мм), відновлюваність у великій дифузійній зоні більше 10-40 см та застосовуваність більше 100 процесів з послідовною їх реставрацією азотною активацією при T=1000 °C протягом 1-2 год. UA 108820 C2 (12) UA 108820 C2 UA 108820 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі мікроелектроніки, а саме до технологій формування та виготовлення твердих планарних дифузійних джерел високої стабільності. Одним із основних способів отримання структур інтегральних схем є метод дифузії із шарів легуючих оксидів, що формуються на поверхні кремнієвих підкладок з використанням різних методів осадження: осадженням із газової фази, низькотемпературним окисленням силану (дисилану) та гідридів легуючих домішок, з плівкоутворюючих розчинних композицій, з використанням твердих планарних джерел, що містять легуючий оксид, який виділяють безпосередньо в зоні реакції при температурі дифузійно-оксидувальних процесів [1]. Широке розповсюдження в серійних технологічних процесах набув метод формування боросилікатного скла на поверхні кремнію з використанням пластин із нітриду бору з окисленою поверхнею. Стабільність такого джерела визначається гігроскопічними властивостями поверхні. Сьогодні в субмікронній технології формування структур ВІС широко використовується іонноплазмова технологія, яка дозволяє осаджувати високоякісні діелектричні плівки: SiO2, ФСС, БФСС, Si3N4, SixOyNz та інші. На основі високочастотного іонно-плазмового методу осадження діелектричних плівок нами розроблений процес осадження плівок нітриду бору на Si-підкладках великого діаметра 150 мм, які можна використовувати як тверді планарні дифузійні джерела високої стабільності. Дане дослідження і розкриває фізико-технологічні аспекти формування нітридних плівок бору на Siпластинах великого діаметру. Перспектива розвитку мікроелектроніки пов'язана із розробкою технологічних процесів формування активних і пасивних шарів із заданими електрофізичними параметрами, хімічним складом, геометричними і топологічними розмірами, скороченням технологічного циклу виготовлення структур інтегральних схем. Така постановка задачі вимагає створення нетрадиційних плівкових структур і матеріалів, гнучких низькотемпературних технологічних процесів і сучасного автоматизованого (автоматичного) обладнання з високою уніфікацією. Цим вимогам задовольняє іонно-променева та іонно-плазмова технології, які по суті є основою сучасної субмікронної технології формування структур ВІС [1]. Створення p-n-переходів відбувається двома способами: дифузійним з використанням твердих планарних джерел і іонною імплантацією з використанням як твердих, так і газоподібних джерел. Недолік другого способу - наявність радіаційних дефектів, які вносяться в структури ВІС. Тому тверді планарні джерела дифузії і мають в цьому сенсі перевагу. Але конструювати такі планарні джерела необхідно так, щоб можна було проводити низькотемпературні дифузійні процеси (150 °C), яка не може забезпечити високу однорідність для великих діаметрів Si-пластин. Пошук різних методів формування приніс дослідницький успіх - це осадження нітридних плівок бору із направлених іонно-плазмових потоків, який забезпечує високу адгезію і густину, плоскопаралельність та однорідність на великих діаметрах Si-пластин 150 мм, та стабільність електрофізичних параметрів і довгий термін експлуатації (більше 1000 процесів). Аналогом способу, що заявляється, є твердотільне планарне джерело дифузії бору із алюмоборосилікатних сполук [1]. Другим аналогом може бути спосіб з використанням рідкого трибромід бору [6]. Але виготовлення таких джерел проводиться за складним технологічним процесом і які для великих діаметрів Si-пластин не забезпечують високої однорідності дифузійних профілів (перевищує 10 %), відтворюваності, бо джерела старіють і мають невелику термічну міцність і не витримують більше 50-75 циклів. Як прототип пропонується спосіб, що передбачає хімічну обробку кремнієвих пластин великого діаметра (150 мм) у перекисно-аміачній суміші, промивку в деіонізованій воді із використанням газоподібного джерела дифузії диборану (В2Н6) при його певній концентрації в інертному газі (аргоні) 5-20 %. [2]. Основним недоліком прототипу є те, що джерело дифузії при великому діаметрі кремнієвих пластин (150 мм) та дифузійних реакторів через турбулентності газових потоків не можуть забезпечити високої однорідності концентраційних профілів (