Способ изготовления тонкого слоя диоксида кремния

Авторы патента:

H01L21/316 - из оксидов, стекловидных оксидов или стекла на основе оксидов

Владельцы патента RU 2539801:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) (RU)

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкого подзатворного слоя диоксида кремния с высокой диэлектрической прочностью. Изобретение обеспечивает повышение диэлектрической прочности диоксида кремния, обеспечивающей технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. В способе изготовления тонкого слоя диоксида кремния проводят двухстадийный процесс термического окисления кремния: сначала при низкой температуре во влажном кислороде, а затем при повышенной температуре в атмосфере сухого кислорода с добавкой трихлорэтилена C₂HCl₃. 1 табл.

Известен способ изготовления слоя диоксида кремния [Пат. №2128382 РФ, МКИ H01L 21/205] 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 слоя диоксида кремния [Пат. №5132244 США, МКИ H01L 21/322] путем введения операции предварительного геттерирования и высокотемпературного отжига до и после окисления.

Недостатками этого способа являются:

- плохая технологическая воспроизводимость;

- низкая диэлектрическая прочность;

- значительные утечки.

Задача, решаемая изобретением: повышение диэлектрической прочности диоксида кремния, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем применения двухстадийного процесса термического окисления кремния: сначала при низкой температуре во влажном О₂, а затем при повышенной температуре в атмосфере сухого О₂с добавкой C₂HCl₃.Технология способа состоит в следующем. Исследование проводили на кремниевых подложках n-типа проводимости с удельным сопротивлением 10 Ом·см с ориентацией (111). Перед процессом окисления в диффузионной печи подложки кремния подвергались стандартной химической обработке. Затем проводили двухстадийное окисление: первую стадию окисления кремниевой подложки во влажном О₂ в диапазоне температур 850-1000°С в течение 3-4 мин; вторую стадию проводили в течение 9-11 мин в сухом О₂ с расходом 500 мл/мин и расходом N₂ через питатель C₂HCl₃ 80 мл/мин при 1010-1060°С. После окисления подложки подвергались отжигу в атмосфере N₂ или Ar в течение одного часа. В течение первой стадии окисления при низкой температуре в сухом О₂ наращивается SiO₂ с высокой диэлектрической прочностью, а на второй высокотемпературной стадии в атмосфере сухого О₂ с добавкой трихлорэтилена C₂HCl₃ связываются поверхностные состояния на границе Si/SiO₂. В результате на полупроводниковой подложке формируется диоксид кремния с повышенной диэлектрической прочностью.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы структуры диоксида кремния. Результаты измерений параметров представлены в таблице.


Параметры п/п структур, изготовленных по технологии прототипа	Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
	диэлектрическая прочность, мВ/см	ток утечки, Iут·10¹², А	диэлектрическая прочность, мВ/см	ток утечки, Iут·10¹², А
1	3,3	97	22	4,5
2	3,2	84	20	4,0
3	3,0	76	17	3,5
4	3,0	89	18	4,2
5	3,4	93	20	4,3
6	2,5	68	15	3,1
7	2,9	87	17	4,3
8	2,7	77	16	3,9
9	3,1	91	18	4,4
10	2,6	72	15	3,5
11	2,5	65	14	3,4
12	2,8	83	19	3,9

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 14,7%.

Технический результат: повышение диэлектрической прочности диоксида кремния, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления слоя диоксида кремния путем применения двухстадийного процесса термического окисления кремния сначала при температуре 850-1000°С во влажном О₂, а затем при температуре 1010-1060°С в атмосфере сухого О₂ с добавкой C₂HCl₃ позволяет повысить их надежность.

Способ изготовления тонкого слоя диоксида кремния, включающий окисление поверхности кремния, термический отжиг, отличающийся тем, что окисление проводят в две стадии, сначала во влажном О₂ в диапазоне температур 850-1000°С в течение 3-4 мин, затем в атмосфере сухого O₂ с добавкой трихлорэтилена при температуре 1010-1060°С в течение 9-11 мин с последующим отжигом в инертной среде в течение 60 мин.

Изобретение относится к способу образования кремнистой пленки. Согласно данному способу, кремнистая пленка, имеющая гидрофильную поверхность, может быть образована из полисилазанового соединения при низкой температуре.

Способ нанесения стекла // 2534563

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к способам защиты поверхности кристаллов p-n переходов от различных внешних воздействий.

Способ защиты поверхности p-n переходов на основе ванадия // 2534438

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к способам защиты поверхности p-n- переходов. Изобретение обеспечивает получение равномерной поверхности, уменьшение температуры и длительности процесса.

Способ защиты p-n переходов на основе окиси титана // 2534425

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и кремниевых транзисторов, в частности к способам защиты поверхности кристаллов. Изобретение обеспечивает сокращение длительности процесса.

Способ защиты поверхности кристаллов p-n переходов на основе алюминия // 2534390

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и кремниевых транзисторов, в частности к способам защиты поверхности кристаллов. Изобретение обеспечивает получение равномерной поверхности, уменьшение температуры и длительности процесса.

Способ формирования диэлектрической пленки // 2534389

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к способам формирования диэлектрических пленок на основе окиси титана.

Способ низкотемпературного выращивания оксида кремния // 2532188

Изобретение относится к области низкотемпературных технологий микро- и наноэлектроники и может быть использовано для создания радиационно-стойких интегральных схем и силовых полупроводниковых приборов.

Способ получения слоя диоксида кремния // 2528278

Изобретение относится к технологии микроэлектроники. В способе получения слоя диоксида кремния, включающем загрузку полупроводниковой подложки в реактор, нагрев полупроводниковой подложки до необходимой температуры в диапазоне 300-500°C, подачу паров алкоксисилана, преимущественно - тетраэтоксисилана, и окислителя в виде смеси кислорода и озона, с концентрацией последнего в первом в диапазоне 0-16 вес.%, поддержание рабочего давления в реакторе в диапазоне 0,5-760 мм рт.ст., процесс осаждения осуществляют циклами, состоящими из последовательных импульсов паров алкоксисилана и окислителя, разделенными импульсами продувочного инертного газа, причем длительность импульсов составляет 0,1-20 секунд, а количество циклов рассчитывают из необходимой толщины слоя и скорости осаждения слоя диоксида кремния за один цикл.

Способ получения стекла из пятиокиси фосфора // 2524149

Использование: для получения мощных кремниевых транзисторов, в частности к способам получения фосфоро-силикатных стекол для формирования p-n переходов. Сущность изобретения заключается в том, что кремниевые пластины загружают в кварцевую лодочку, помещенную в кварцевую трубу, находящуюся внутри нагретой однозонной печи СДОМ-3/100.

Способ защиты поверхности кристаллов p-n переходов // 2524147

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к способам защиты кристаллов p-n-переходов. Техническим результатом изобретения является достижение стабильности и уменьшение температуры и длительности процесса.

Способ создания наноразмерных наноструктурированных оксидных пленок на inp с использованием геля пентаоксида ванадия // 2550316

Изобретение относится к области изготовления наноструктур, а именно к синтезу оксидных пленок нанометровой толщины на поверхности полупроводников класса АIIIBV, и может быть применено при формировании элементов электроники на поверхности полупроводников, в высокочастотных полевых транзисторах и длинноволновых лазерах, а также в солнечных элементах. Технический результат заключается в формировании наноразмерных наноструктурированных оксидных пленок на поверхности InP с высотой рельефа поверхности не более 20 нм экономичным и экспрессным способом. Способ создания наноразмерных наноструктурированных оксидных пленок на InP с использованием геля пентаоксида ванадия включает предварительную обработку пластин InP травителем состава H2SO4:H2O2:H2O=2:1:1, их промывание дистиллированной водой, высушивание на воздухе и последующее охлаждение до -30°С, осаждение геля V2O5 из аэрозоля в течение 3 мин на пластину InP, высушивание полученных образцов на воздухе в течение 1 ч, их отжиг и последующее термооксидирование при температуре от 500 до 560°С в течение 60 мин при скорости потока кислорода 30 л/ч. В качестве отжига используется импульсная фотонная обработка в воздушной среде в течение 0,2-0,8 с при плотности энергии от 30 до 115 Дж/см2. 2 ил.

Способ получения слоя диоксида кремния // 2568334

Изобретение относится к микроэлектронике. В способе получения слоя диоксида кремния, включающем загрузку полупроводниковой подложки в реактор, нагрев полупроводниковой подложки до необходимой температуры в диапазоне 400-750°С, введение окислителя закиси азота и моносилана и поддержание давления в реакторе в диапазоне 0,3-20 мм рт. ст. до осаждения слоя диоксида кремния на полупроводниковой подложке до необходимой толщины, введение закиси азота и моносилана в реактор выполняется циклами, состоящими из последовательных импульсов закиси азота и моносилана, разделенными импульсами продувочного инертного газа, а количество циклов рассчитывают из необходимой толщины слоя и скорости осаждения слоя диоксида кремния за один цикл. Изобретение позволяет обеспечить равномерный рост плотных слоев диоксида кремния на подложках сложной формы, исключить взаимодействие исходных реагентов или их непрореагировавших остатков в реакторе и обеспечить локализацию процесса формирования слоя диоксида кремния на поверхности нагретой подложки. 6 ил., 1 табл.

Способ обработки подложки и подложка // 2576547

Использование: для формирования стабильного и кристаллического оксидного слоя на подложке. Сущность изобретения заключается в том, что очищают поверхность подложки из In-содержащего III-As, III-Sb или III-P от аморфных естественных оксидов, нагревают очищенную подложку из In-содержащего III-As до температуры примерно 340-400°С, очищенную подложку из In-содержащего III-Sb нагревают до температуры примерно 340-450°С, или очищенную подложку из In-содержащего III-P нагревают до температуры примерно 450-500°С и окисляют подложку введением газообразного кислорода к поверхности подложки. Технический результат: обеспечение возможности формирования кристаллического оксидного слоя, обладающего дальним порядком, более простым способом. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ изготовления высокоэффективных и стабильных в электрическом отношении полупроводниковых слоев оксидов металлов, слои, изготовленные по этому способу, и их применение // 2601210

Настоящее изобретение касается способа изготовления полупроводникового ламината, включающего в себя первый и второй слои оксида металла, а также слой диэлектрика, причем первый слой оксида металла располагается между вторым слоем оксида металла и слоем диэлектрика и имеет толщину равную или менее 20 нм. Первый и второй слои оксида металла соответственно формируют из первой и из второй жидкой фазы. Также настоящее изобретение касается электронных деталей, которые включают в себя такой полупроводниковый ламинат. Изобретение позволяет повысить электрическую стабильность слоев структуры без уменьшения подвижности носителей зарядов в полупроводниковом слое. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2606780

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления затворного оксида полевого транзистора. В способе изготовления полупроводникового прибора подзатворный оксид формируют из изопроксида алюминия при температуре 400°С, давлении 100 Па и расходе газовой смеси 250 мл/мин, со скоростью роста слоя А12O3 20 нм/мин. Изобретение позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность. 1 табл.

Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки al2o3 на поверхности пористого кремния // 2634326

Использование: для роста наноразмерных пленок диэлектриков на поверхности монокристаллических полупроводников. Сущность изобретения заключается в том, что пленку Al2O3 наносят ионно-плазменным распылением на слой пористого кремния с размером пор менее 3 нм, полученного электрохимическим травлением исходной пластины монокристаллического кремния, при рабочем давлении в камере в диапазоне 3-5⋅10-3 мм рт.ст. и потенциале мишени - 400-600 В. Технический результат: обеспечение возможности создания эффективного способа изготовления нанопрофилированной ультратонкой пленки диоксида алюминия на поверхности пористого кремния. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.