Способ получения пленок двуокиси кремния

 

Изобретение относится к технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении микроэлектронных и пьезоэлектронных устройств. Цель изобретения - упрощение способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок. В способе получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества в присутствии кислородсодержащей газовой смеси, в качестве кислородсодержащей смеси используют воздух. Осаждение проводят при общем давлении в реакционнрм объеме (4,5± 0,1)/ мм рт.ст,, парциальном давлении ТМОС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 16/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4113811/63 (22) 03.09.86 (46) 07,06.92. Бюл. N 21 (71) Научно-исследовательский институт приборостроения (72) П.Г,Поздняков, О.А.Мещеряков, Ю.И.Перфилов, Л.B,Храмов, Л.П,Денисенко и С.Г.Сарин (53) 539.238 (088.8) (56) Осаждение из газовой фазы,/Под ред.

К.Пауэлла и др. М.: Атомиздат, 1970, с. 304. .Разуваев Г.А. и др. Металлоорганические соединения в электронике, M.: Наука, 1972, с. 346. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ДBYОКИСИ КРЕМНИЯ (57) Изобретение относится к технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении микроэлекИзобретение относится к области технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении микроэлектронных и пьезоэлектронных устройств.

Известен способ осаждения пленок двуокиси кремния путем разложения кремнийорганических соединений в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого соединения и аргона при давлении в реакционном объеме 0,01 — 0,2 мм рт,ст.

Однако стабильность во времени осажденных пленок недостаточна, что связано с наличием в осаждаемой пленке органических компонентов.

„„ЯЦ „„1738872 А1 тронных и пьезоэлектронных устройств.

Цель изобретения — упрощение способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок. В способе получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества в присутствии кислородсодержащей газовой смеси, в качестве кислородсодержащей смеси используют воздух. Осаждение проводят при общем давлении в реакционном объеме (4,5+ 0,1)

«10 мм рт.ст„парциальном давлении ТМОС (0,9 — 1,5) 10 мм рт.ст. и парциальном давлении воздуха (2,5 — 2,9) 10 мм рт,ст.. Причем

-2 сумма парциальных давлений ТМОС и воздуха должна составлять (3,6 — 4,2) 102 мм рт.ст. 2 табл.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества в аргон-кислородной смеси, При этом осаждаемые пленки стабильны и не претерпевают никаких изменений при прогреве их в атмосфере аргона.

Недостатком известного способа является сложность, связанная с необходимостью приготовления аргон-кислородной смеси.

Цель изобретения — упрощение способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок.

1738872

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения пленок двуокиси кремния путем разложения ТМОС в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого вещества и кислородсодержащей газовой смеси, в качестве кислородсодержащей смеси используют воздух, а осаждение проводят при общем давлении в реакционном объеме (4,5 0,1) 10 мм рт,ст. и парциальном давлении ТМОС (0,9—

1,5) 10 мм рт.ст,.

Способ осуществляют следующим образом.

Осаждение высокостабильных во времени пленок двуокиси кремния проводят на вакуумной установке YBH-71ПЗ. В подколпачном устройстве между электродами, между которыми зажигается тлеющий разряд, помещают держатели с пьезоэлементами и пьезоэлектрический датчик и затем подколпачный объем установки откачивают до давления порядка (4-8) 10 з мм рт.ст. При достижении необходимого остаточного давления в подколпачном объеме с помощью натекателя устанавливают величину потока паров тетраметоксисилана (TMOC), обеспечивающую установление в реакционном (поуколпачном) объеме давления (1,8 0,1)

10 мм рт.сТ. После установления необходимого давления паров TMOC с помощью натекателя устанавливают величину потока воздуха, обеспечивающую установление в реакционном объеме давления (4,5 =0„1)i

«10 мм рт,ст., причем воздух в подколпачный объем поступает через фильтр, обеспечивающий его очистку от пыли. Затем на электроды подают переменное напряжение частотой 1000 Гц и устанавливают плотность тока разряда 0,34+ 0,03 МА/см . Скорость роста пленки двуокиси кремния в этих условиях 0,23 0,25 мкм/ч. При достижении необходимой толщины пленки процесс осаждения и рекращают.

Контроль толщины пленки осуществляют с помощью пьезоэлектрического датчика по уходу его частоты. В качестве электродов используют круглые пластины из дюралюминия толщиной 0,5-6,5 мм и диаметром

150 мм. Расстояние между электродами 60 мм, ток разряда при этом 60 мА. Способ дает воэможность получать пленки толщиной

0,01-10 мкм. Использование в качестве кремнийорганического соединения ТМОС позволяет получать пленки с хорошей равномерностью по толщине и расширить допуск на соотношение парциальных давлений паров кремнийорганического вещества и воздуха. Относительная влажность используемого воздуха может находиться в пределах 20 — 100/, а его температура 15-30 С, Было изготовлено три партии кварцевых резонаторов по 10 резонаторов в каж5 дой, режимы покрытия которых пленкой двуокиси кремния приведены в табл. 1, Пленки, полученные при парциальном давлении ТМОС(0,6 — 1,2) 10 мм рт.ст., были

10 непрочными, имели низкую адгезию и высокую пористость. Пленки, полученные при парциальном давлении паров TMOC (1,3—

1,9) 10 мм рт.ст., были прочными, но имели низкую адгезию к металлам, высокую пори15 стость и недостаточную равномерность, Пленки, полученные при парциальном давлении паров ТМОС (0,9-1,5) 10 мм рт.ст., были максимально плотными, имели минимальную пористость, хорошую адгезию и

20 хорошую равномерность. Стабильность пленок двуокиси кремния оценивали по уходу резонансной частоты кварцевого резонатора в сравнении с уходом частоты в контрольной партии. Измерения резонанс25 ной частоты резонаторов осуществляли в нормальных условиях один раз в неделю в течение 1000 ч.

Результаты измерений, приведенные в табл. 2, показывают, что наиболее стабиль30 ные пленки были получены в процессах, где парциальное давление паров TMOC составляло (0,9 — 1,5).10 мм рт.ст.

Применение воздуха по сравнению с кислородно-аргоновой смесью значительно

35 упрощает и удешевляет процесс получения пленок двуокиси кремния. Кислород, находящийся в воздухе, используется для образования пленки двуокиси кремния, а остальные компоненты, входящие в состав

40 воздуха, необходимы для бомбардировки молекул ТМОС с целью получения свободных радикалов, участвующих в образовании пленки.

Предложенный способ позволяет

45 получить высокостабильные диэлектрические пленки двуокиси кремния, не содержащие органических компонентов и воды.

50 Формула изобретения

Способ получения пленок двуокиси кремния путем разложения тетраметоксисилана (ТМОС) в плазме тлеющего разряда, создаваемой из паров разлагаемого веще55 ства в присутствии кислородсодержащей газовой смеси, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при обеспечении временной стабильности диэлектрических свойств пленок, в качестве кислородсодержащей смеси используют

1738872

Таблица 1

Таблица 2

Составитель М,Земляницын

Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор В.Петраш Заказ 1979 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 воздух, а осаждение проводят при общем х10 мм рт.ст. и парциальном давлении давлении в реакционном объеме (4,5 +0,1). ТМОС (0,9-1,5).10 мм рт. ст.