Патент на изобретение №2325001

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК НИТРИДА КРЕМНИЯ (Si₃N₄)

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии получения пленочных диэлектриков, из которых наиболее широко используемым является нитрид кремния (Si₃N₄). Сущность изобретения: в способе получения пленок нитрида кремния из газовой смеси, в состав которой входят дихлорсилан (SiH₂Cl₂) и аммиак (NH₃), подложки подвергают обработке в газовой смеси при температуре, равной 750°С, в течение 20 минут и при соотношении компонентов: SiH₂Cl₂:NH₂=10 л/ч : 20 л/ч. Способ позволяет получить равномерные пленки однородной толщины.

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и ИС, в частности к способам получения пленочных диэлектриков, из которых наиболее широко используемым является нитрид кремния (Si₃N₄).

Известны способы получения пленок нитрид кремния (Si₃N₄), сущность которых состоит в получении пленки нитрида кремния методом катодного распыления оксида кремния, реактивное катодное осаждение и химическое осаждение пленок [1, 2].

Основным недостатком этого способа являются неравномерность и неоднородность получаемых 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 подложек.

Сущность способа заключается в том, что на поверхности подложки формируют пленку нитрида кремния при температуре 750°С из газовой смеси. Использование газовой смеси: дихлорсилан-аммиак (SiH₂Cl₂-NH₃) приводит к получению однородных слоев. Химическое осаждение пленок нитрида кремния (Si₃N₄) осуществляют за счет реакции силана с аммиаком при пониженном давлении и температуре 750°С по реакции:

3SiH₂Cl₂+4NH₃=SiN₄+6HCl+6H₂

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

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что подложки предварительно нагревают при температуре 750°С в течение 20 минут, а затем проводят процесс, используя газовую смесь, включающую дихлорсилан (SiH₂Cl₂) и аммиак (NH₃) в соотношении 10 л/ч : 20 л/ч соответственно, при рабочем давлении Р=66 Па.

Преимуществом данного способа является то, что скорость роста пленок Si₃N₄ не зависит от расстояния между пластинами по сравнению с процессами, где используются газовые смеси: силан-кислород и силан-закись азота. Разброс по толщине полученной пленки нитрида кремния на пластинах составляет 3,5-4,0%.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Процесс проводят в кварцевом реакторе. А в качестве подложек при отработке и оптимизации режимов были использованы пластины кремния КДБ-10, ориентацией <111>, прошедшие предварительно химическую обработку в аммиачно-перекисном растворе. После продувания реактора азотом предварительно нагревают кремниевые подложки до температуры 750°С, затем подают газовую смесь, состоящую из дихлорсилана (SiH₂Cl₂), жидкого аммиака (NH₃). При этом на поверхности формируется пленка нитрида кремния при соотношении 10 л/ч : 4 л/ч, при Р=25 Па. Контроль толщины производится на установке «MPV-SP». Разброс толщины пленок по пластине равно 6,5÷7,0%.

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

SiH₂Cl₂:NH₃=10 л/ч : 10 л/ч, при Р=35 Па.

Разброс толщины пленок по пластине равно 6,5÷7,5%.

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

SiH₂Cl₂:NH₃=10 л/ч : 18 л/ч, при Р=45 Па.

Разброс толщины пленок по пластине равно 5,5÷6,5%.

ПРИМЕР 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при соотношении:

SiH₂Cl₂:NH₃=10 л/ч : 20 л/ч, при Р=55 Па.

Разброс толщины пленок по пластине равно 4,5÷5,5%.

ПРИМЕР 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при соотношении:

SiH₂Cl₂:NH₃=10 л/ч : 20 л/ч, при Р=66 Па.

Разброс толщины 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 (NH₄OH) и азота (N₂) при меньшей температуре процесса – 750°С.

Литература

1. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. М.: Радио и связь, 1987, с.463.

2. Курносов В.В., Юдин А.И. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М.: Высшая школа, 1986, с.387.

Формула изобретения

Способ получения пленки нитрида кремния, включающий получение пленок нитрида кремния из газовой смеси, в состав которой входят дихлорсилан и аммиак, отличающийся тем, что подложки подвергают обработке в газовой смеси, состоящей из дихлорсилана (SiH₂Cl₂) и аммиака (NH₃) при температуре равной 750°С в течение 20 мин и при соотношении компонентов

SiH₂Cl₂:NH₂=10 л/ч: 20 л/ч

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.07.2008

Извещение опубликовано: 10.07.2010 БИ: 19/2010