Способ получения пленок фосфоросиликатного стекла

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ФОСФОРОСИЛИКАТНОГО СТЕКЛА(57) Спооб получения пленок фосфоросиликатног стекла, включающий размещение полупроводниковых подложек в реакторе, создание в нем вакуума, подачу в реактор смеси моносилана, закиси азота, фосфина и инертного газа при отношении объемных потоков закиси азота и моносилана с фосфином равном 580, а фосфина и моносилана - 0,050,25, возбуждение в газовой смеси ВЧ разряда, в плазме которого на подложки осаждают пленки фосфоросиликатного стекла при 200380 С и давлении 70160 Па, отличающийся тем, что в газовую смесь дополнительно вводят аммиак с объемным потоком 30300 см 3/мин при отношении объемных потоков аммиака и моносилана равном 0,252,5. Изобретение относится к технологии электронной техники, в частности к технологии химического осаждения пленок из газовой фазы, активизированного плазмой, и может быть использовано для создания межуровневого диэлектрика и пассивирующих покрытий при изготовлении сверхбольших интегральных схем. Известен способ низкотемпературного осаждения пленки фосфоросиликатного стекла 1 окислением моносилана и фосфина кислородом при пониженном давлении и температуре 425 С. Наиболее близким по технической сущности решением является способ низкотемпературного осаждения фосфоросиликатного стекла 2, включающий размещение полупроводниковых подложек в реакторе, создание в нем вакуума, подачу в реактор смеси моносилана, закиси азота, фосфина и инертного газа при соотношении объемных потоков закиси азота и моносилана с фосфином 580, а фосфина и моносилана 0,050,25 и осаждение пленки фосфоросиликатного стекла в плазме ВЧ разряда при температуре 200380 С. Однако и данный способ не лишен недостатков. При воздействии плазменного разряда на моносилан возможны следующие реакции(Е диссоциации 3,09 эВ).В результате взаимодействия закиси азота с силановыми радикалами возможно образование в газовой фазе промежуточных соединений типа Так как энергия связи азота с кислородом в 23 раза меньше энергии связи кремния с кислородом, то идет распад промежуточных соединений с образованием частиц двуокиси кремния в газовой фазе, что обуславливает повышенную дефектность пленок ФСС. Кроме того, осаждение пленки ФСС характеризуется повышенными разбросами концентрации фосфора по пластине и в партии пластин, т.е. низкой однородностью легирования пленки фосфором. Перечисленные недостатки ограничивают использование данного способа осаждения пленок ФСС при изготовлении сверхбольших интегральных схем. В основу изобретения положена задача создания способа получения пленок фосфоросиликатного стекла,позволяющего получать пленки с низким уровнем привносимой дефектности и повышенной однородностью легирования пленки фосфором без снижения производительности процесса за счет введения в газовую смесь дополнительного реагента - аммиака. Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения пленок фосфоросиликатного стекла,включающем размещение полупроводниковых подложек в реакторе, создание в нем вакуума, подачу в реактор смеси моносилана, закиси азота, фосфина и инертного газа при соотношении объемных потоков закиси азота и моносилана с фосфином, равном 580, а фосфина и моносилана - 0,050,25, возбуждение в газовой смеси ВЧ разряда, в плазме которого на подложки осаждают пленки фосфоросиликатного стекла при 200380 С, в газовую смесь дополнительно вводят аммиак с объемным потоком 30300 см 3/мин при отношении объмных потоков аммиака и моносилана, равном 0,252,5. Введение аммиака в газовую смесь с указанным объемным потоком и отношением аммиак-моносилан обеспечивает подавление образования микрочастиц в газовой фазе за счет ослабления хода побочных реакций. Истинный механизм предотвращения образования микрочастиц в газовой фазе и его детали авторами не выявлены. Возможно этому способствует наличие в газовой фазе следующих радикалов(3,32 эВ).Кроме того, введение аммиака в газовую смесь способствует повышению однородности легирования пленки фосфором по пластине и по загрузке и предотвращает образование в газовой фазе не только частиц 2, но и Н 2 О 4, Р 25, Р 23, что обеспечивает преимущественное образование Р 25 уже непосредственно на подложке без осаждения на нее частиц Р 25, Р 23 из газовой фазы, приводящего к локальным неоднородностям легирования пленки фосфором. Выбор отношения объемных потоков 3/4 и объемного потока аммиака сделан на основе экспериментальных результатов. При отношении объемных потоков 3/4 менее 0,25 и объемном потоке аммиака менее 30 см 3/мин наблюдается увеличение привносимой дефектности и неоднородности концентрации фосфора в пленке ФСС. При отношении объемных потоков 3/4 более 2,5 и объемном потоке аммиака более 300 см 3/мин снижается скорость осаждения пленки ФСС, в то время как дальнейшее улучшение качества пленок не происходит. Пример. Плазмохимическое осаждение пленки фосфоросиликатного стекла осуществлялось на установке Лада 32 с горизонтальным трубчатым реактором, с горящими стенками и вводом электрической мощности со стороны откачки. Использовался вакуумный агрегат с насосом Рутса производительностью 500 м 3/час. Величина давления поддерживалась путем подачи регулируемого потока азота на вход насоса. Электродная система установки состоит из 6 графитовых электродов и позволяет обрабатывать за один процесс до 80 подложек. Электроды объединены через один и подключены к ВЧ генератору с рабочей частотой 40 кГц. Соседние графитовые электроды изолированы друг от друга при помощи керамических изоляторов. В качестве подложек использовались пластины кремния КДБ-12(100) 525 (ЕТО 035.240 ТУ). Подложки крепились к электродам при помощи штырьков с прорезями с использованием пинцета. Количество одновременно обрабатываемых подложек изменялось от 40 до 80 шт. Температура осаждения пленок во всех примерах составляла 3002 С. Осаждение пленки ФСС проводили при давлении 70, 110 и 160 Па. Суммарный поток газовой смеси не превышал 3000 см 3/мин. Использовали моносиланконцентрат ТУ 6-02-1163-79 аммиак жидкий особой чистоты ТУ 113-27-515-89 и закись азота особой чистоты ТУ 113-03-28-11-88. Отношения (2)/(4)25 (3)/(4)0,14 выбирались таким образом, чтобы обеспечить концентрацию фосфора в пленке ФСС, равную 3,5 вес Толщина пленки ФСС составляла 0,8 мкм. Процесс включал следующие шаги 2- загрузку подложек на графитовые электроды и размещение электродов в реакторе,- откачку реактора,- нагрев подложек,- зачистку поверхности подложек в плазме аргона (азота),- откачку реактора,- плавное увеличение потоков (2), 3, 2, 3, 4 и их стабилизацию,- включение генератора и осаждение пленки ФСС,- прекращение подачи реагентов, откачку реактора, продувку реактора азотом, прекращение откачки,напуск в реактор азота до атмосферного давления и выгрузку подложек с осажденной пленкой ФСС. Весовое содержание фосфора в пленке БФСС определялось неразрушающим методом при помощи рентгеновского флюоресцентного анализатора ф.(3613), а толщина пленок БФСС при помощи спектрофотометра - ф. . Контроль привносимой дефектности осуществлялся визуально, а также при помощи лазерного анализатора поверхности -4500. Прирост количества дефектовосуществлялся как разница между количеством частиц размером более 0,5 мкм после осаждения и исходным уровнем загрязнений на подложке. Результаты опробования представлены ниже в таблице, где указаны- номер процесса по порядку- отношение объемных потоков 3/Н 4, (, отн. ед.)- отношение прироста дефектовк аналогичной величине для прототипа, (/п, отн. ед.)- отношение скоростей осаждения к аналогичной величине для прототипа, (/п, отн. ед.)- отношение среднеквадратичного отклонения концентрации фосфора в пленкек аналогичной величине для прототипа, (/п, отн. ед.). Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу (пр. 1-3). Нецелесообразность использования способа, при реализации которого соотношение объемных потоков 3/Н 4 и объемный поток аммиака выходили за заявляемые пределы, очевидна. Полученные результаты показывают, что предлагаемый способ позволяет улучшить качество пленок ФСС за счет снижения привносимой дефектности в 2 раза и повышения однородности легирования пленки на 1/3 без снижения производительности. оставитель Н.Б. Суханова Редактор Т.А. Лущаковская Корректор Р.Ф. Ковалева Заказ 5353 Тираж 20 зкз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3