Способ изготовления пленок диоксида кремния
Владельцы патента RU 2344511:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)
Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: в способе изготовления пленок диоксида кремния окисление проводят в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением в окислительную среду 1-4% хлора. Техническим результатом изобретения является снижение плотности дефектов в диоксиде кремния, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. 1 табл.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления пленок с пониженной дефектностью.
Известен способ изготовления пленок диоксида кремния с пониженной дефектностью [1] путем нанесения пленки диоксида кремния на кремниевую подложку и циклической низкотемпературной обработки структур в жидком азоте, чередующуюся через 30-60 с, с выдержкой при комнатной температуре. В пленках диоксида кремния, изготовленных таким способом, ухудшаются параметры за счет резкой смены температур.
Известен способ изготовления пленок диоксида кремния с пониженной дефектностью [2] путем введения операции предварительного геттерирования и высокотемпературного отжига до и после окисления.
Недостатками этого способа являются:
- плохая технологическая воспроизводимость;
- повышенная плотность дефектов;
- значительные утечки.
Целью изобретения является снижение плотности дефектов в диоксиде кремния, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.
Поставленная цель достигается тем, что в процессе формирования диоксида кремния окисления кремния проводят в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду.
При введении хлора в окислительную среду происходит нейтрализация подвижных ионов натрия и уменьшения плотности поверхностных состояний, снижается плотность дефектов, улучшаются диэлектрические свойства геттерированием примесей, связанных с дефектами в окисле.
Технология способа состоит в следующем: кремниевую полупроводниковую подложку помещают в диффузионную печь, нагретую до температуры 1150-1200°С, и проводят окисление в парах воды. В процессе термического окисления в окислительную среду вводят 1-4% хлора. В результате на полупроводниковой подложке формируется диоксид кремния с (низкой плотностью) пониженной дефектностью.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы структуры диоксида кремния. Результаты измерений параметров представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии | Параметры н/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии | ||||
| ток утечки Iут·1012 A | плотность поверхностных состояний N, ·1012 см-2 | плотность дефектов, см-2 | ток утечки Iут·1012 A | плотность поверхностных состояний N, ·1010 см-2 | Плот-ность дефектов см-2 |
| 4,7 | 5 | 46 | 0,3 | 4,2 | 6 |
| 5,1 | 8 | 49 | 0,5 | 6,7 | 7 |
| 4,5 | 7 | 47 | 0,4 | 5,4 | 6 |
| 3,2 | 2 | 42 | 0,2 | 1,1 | 5 |
| 2,1 | 2,5 | 39 | 0,1 | 1,5 | 4 |
| 5,7 | 1 | 52 | 0,3 | 0,7 | 6 |
| 6,4 | 6 | 55 | 0,5 | 4,5 | 7 |
| 9,7 | 3,5 | 58 | 0,7 | 2,2 | 8 |
| 4,4 | 8,5 | 45 | 0,4 | 6,9 | 6 |
| 9,0 | 4 | 61 | 0,5 | 3,1 | 8 |
| 7,3 | 5,2 | 57 | 0,3 | 4,4 | 7 |
| 5,4 | 1,7 | 51 | 0,4 | 0,9 | 6 |
| 5,0 | 3 | 49 | 0,2 | 1,4 | 6 |
Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 11%.
Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую формирование слоя диоксида кремния в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду:
- снизить плотность дефектов в структурах;
- обеспечить высокую технологичность;
- улучшить параметры структур;
- снизить токи утечки;
- повысить процент выхода годных.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
Предложенный способ изготовления диоксида кремния путем формирования слоя диоксида кремния в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением 1-4% хлора в окислительную среду позволяет повысить процент выхода годных структур и улучшить их надежность.
Источники информации
1. Патент №2128382 РФ, МКИ H01L 21/205.
2. Патент №5132244 США, МКИ H01L 21/322.
Способ изготовления пленок диоксида кремния, включающий окисление кремния на поверхности полупроводниковой подложки, отличающийся тем, что окисление проводят в парах воды при температуре 1150-1200°С с введением в окислительную среду 1-4% хлора.
