Способ осаждения пленок фосфоросиликатного стекла

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ПЛЕНОК ФОСФОРОСИЛИКАТНОГО СТЕКЛА(57) Способ осаждения пленок фосфоросиликатного стекла, включающий загрузку кремниевых подложек в нагретый до температуры осаждения пленки реактор, вакуумирование реактора, подачу в реактор паров тетраэтоксисилана, фосфорсодержащего соединения, кислорода и осаждение фосфорсиликатного стекла при пониженном давлении и температуре 630-700 С, отличающийся тем, что в качестве фосфоросодержащего соединения используют диметилфосфит, подачу паров которого в реактор осуществляют из одного испарителя с тетраэтоксисиланом при соотношении ингредиентов в жидкой фазе, об.диметилфосфит 10,75 - 20,00 тетраэтоксисилан остальное,при температуре испарителя 45 - 75 С. 2531 1 Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к технологии осаждения пленок фосфоросиликатного стекла (ФСС) из газовой фазы при пониженном давлении и может быть использовано при формировании межуровневой изоляции и планаризации интегральных микросхем. Известен способ осаждения фосфоросиликатного стекла 1, включающий осаждение пленки фосфоросиликатного стекла при температуре 650 - 780 С и давлении примерно 400 Па из парогазовой смеси тетраэтоксисилана(ТЭОС) и триметилфосфата (ТМФ). Однако данный способ характеризуется низким качеством осаждаемых пленок фосфоросиликатного стекла из-за относительно высокого давления в процессе осаждения. При этом пленки ФСС характеризуются высокими разбросами по толщине и повышенной привносимой дефектностью. Кроме того,не удается получить концентрацию фосфора в стекле более 4 вес. и, следовательно, их нельзя применять для планаризации интегральных схем. Таким образом, данный способ не может применяться ддя формирования межуровневой изоляции с планаризацией при помощи оплавления стекла. Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ осаждения фосфоросиликатного стекла 2, включающий загрузку кремниевых подложек в нагретый до температуры осаждения реактор, вакуумирование реактора, подачу в реактор паров тетраэтоксисилана, фосфина и кислорода и осаждение фосфоросиликатного стекла при пониженном давлении при температуре 630 - 700 С. При этом пары тетраэтоксисилана подаются с использованием нагреваемого испарителя, а газообразные фосфин и кислород подаются в реактор по отдельным газовым магистралям. Причем для обеспечения приемлемой однородности осаждаемых пленок ФСС по толщине используются специальные перфорированные кассеты. Однако и данный способ не лишен недостатков, и, в первую очередь, из-за наличия РНз в парогазовой смеси, ибо при его окислении происходит образование микрочастиц и пленки ФСС имеют повышенную привносимую дефектность. Кроме того, наблюдаются и повышенные разбросы по толщине, ибо в данном температурном диапазоне фосфин частично разлагается в газовой фазе и для достижения требуемой концентрации фосфора (примерно 810 вес. ) необходим поток фосфина в реактор 3560 см 3/мин, который плохо улавливается скруббером с водяным орошением (в 100 мл воды при температуре 20 С растворяется не более 26 см 3 фосфина). Фосфин является высокотоксичным газом и при его использовании целесообразно использовать скруббер с дожиганием. В результате данный способ находит ограниченное применение в производстве ИС. В основу изобретения положена задача создания процесса осаждения фосфоросиликатного стекла без использования высокотоксичных гидридных газов, позволяющего получить пленки высокого качества с низким уровнем привносимой дефектности, что существенно расширит диапазон его использования в технологии ИС. Существо изобретения заключается в том, что в способе осаждения пленок фосфоросиликатного стекла,включающем загрузку кремниевых подложек в нагретый до температуры осаждения пленки реактор, вакуумирование реактора, подачу в реактор паров тетраэтоксисилана, фосфоросодержащего соединения, кислорода и осаждение фосфоросиликатного стекла при пониженном давлении и температуре 630 - 700 С, в качестве фосфоросодержащего соединения используют диметилфосфит, подачу паров которого в реактор осуществляют из одного испарителя с тетраэтоксисиланом при соотношении ингредиентов в жидкой фазе по объему, об. диметилфосфит - 10,7520 тетраэтоксисилан - остальное,при температуре испарителя 4075 С. Экспериментально установлено, что. 1,5 2 в пленке тэос в жидкой фазе где- содержание фосфора в пленке ФСС,2 - масса двуокиси кремния в пленке ФСС, представляющей собой двухкомпонентное стекло (225 ) ДМФ, тэос - объемы диметилфосфита и тетраэтоксисилана в испарителе. Причем, кондентрация фосфора в пленке практически не зависит от температуры осаждения, а определяется именно этим соотношением. Поэтому контроль за содержанием фосфора в пленке предельно облегчается. Кроме того, так как не используется фосфин, то и уровень привносимой дефектности снижается и повышается однородность осаждаемых пленок по толщине, а также реализуется процесс осаждения фосфоросиликатного стекла без использования высокотоксичного фосфина. Дополнительным преимуществом является некоторое сокращение площади, занимаемой установкой, так как при этом не требуется использования газобаллонных шкафов. При содержании диметилфосфита в жидкой фазе меньше 10,75 об. концентрация фосфора в ФСС составляет менее 7,5 вес. и, следовательно, не достигается необходимая степень планарности после оплавления. При содержании диметилфосфита в жидкой фазе более 20 об. (ТЭОС остальное) концентрация фосфора в пленке слишком высока и снижается стабильность пленок во времени, а также возрастает вероятность коррозии -металлизации. При температуре испарителя ниже 45 С из-за относительно низкого давле 2 2531 1 ния паров реагентов снижается скорость осаждения, что повышает издержки производства. При температуре испарителя более 75 С из-за относительно высокого давления паров трудно обеспечить соответствующую температуру подводящей магистрали и исключить конденсацию паров в ней. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема установки для осаждедения ФСС, где 1 - реактор 2 - герметизирующая заслонка 3 - загрузочное устройство консольного типа 4 - шиберный затвор 5 - азотная ловушка 6 - вакуумный агрегат 7 - испаритель. Дополнительные обозначения- емкостной датчик давления. Пример. Использовались подложки кремниевые КДБ-12 (100), 525 мкм (ЕТО 035.240 ТУ), в которых были сформированы активные и пассивные элементы. Осаждение ФСС осуществляли на установке Изотрон-4-150 с вакуумным агрегатом 2 АВР 160 М, испаритель 7 барботажного типа с блоком управления (дРМ 3.557.824 ПС). Поток кислорода через испаритель барботажного типа не превышал 24 л/час. Кроме того, в одном случае использован испаритель 7 без барботажа. Использовалась также азотная ловушка дРМ 3.031.0000 для исключения обратной диффузии газов в реактор. Температура испарителя поддерживалась с точностью 0,5 С. Величина давления в камере поддерживалась путем подачи потока азота на вход насоса и составляла 45-75 Па. Загрузка-выгрузка бесконтактная консольного типа, загрузка пластин групповая, в перфорированных кассетах по 25 пластин с расстоянием между пластинами 7,5 - 9,8 мм. Использовали ТЭОС по ТУ 6-09-5230-85, подвергнутый очистке при помощи перегонки, а также диметилфосфит осч (ИРЕА). Температура осаждения составляла 6902 С, а суммарное количество одновременно обрабатываемых подложек 100 шт. Толщина пленок ФСС и концентрация фосфора в них определялись при помощи рентгеновского флуоресцентного анализатора ф.(М 3613). Толщина пленки ФСС во всех экспериментах составляла 080,08 мкм. Соотношение ингредиентов в испарителе объемом 700 мл в жидкой фазе по объему составляла диметилфосфит - 10,75 - 20,тетраэтоксисилан - остальное. Процесс включал следующие шаги размещение кремниевых подложек в продуваемом азотом реакторе вакуумирование реактора после закрытия герметизирующей заслонки продувка реактора вакуумирование проверка натекания (при закрытом шибере) вакуумирование плавное установление потока паров ТЭОСа и ДМФ-та, подача его в реактор и осаждение ФСС прекращение подачи паров ТЭОС-ДМФ в реактор, продувка реактора азотом циклические продувки реактора азотом - вакуумирование прекращение откачки, напуск азота до достижения атмосферного давления и выгрузка подложек. Оплавление ФСС проводили при температуре 950 С в течение 30 мин в сухом кислороде. Результаты опробирования представлены ниже в таблице, где указаны номер процесса по порядкуобъемное содержание ДМФ-ита и ТЭОСа в испарителе (ДМФ, тэос, об.) температура испарителя (Ти, С) 2531 1 отношение прироста дефектов для прототипа (п) к аналогичной величине для каждого конкретного случая, определенное при помощи лазерного анализатора поверхности -4500 (п /, отн.ед.) коэффициент стоимости, равный отношению суммарной стоимости реагентов на 1 пластину по данному способу к аналогичной величине для прототипа (Кс, отн.ед.) степень планарности поверхности с рельефом высотой 0,7 мкм после оплавления (СП) отношение среднеквадратичного отклонения толщины пленки для прототипак аналогичной величине в каждом конкретном случае (/п отн.ед.) наличие гидридных газов ( - отсутствуют,присутствуют) наличие дефектов при хранении ( - отсутствуют,присутствуют).Ти, С тмф, тэос,об. об. 1 45 10,75 2 65 13,5 осталь 3 65 13,5 ное 4 75 20,0 5 прототип Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу (примеры 1-4). Нецелесообразность применения способа при выходе за заявляемые пределы очевидна. Полученные результаты показывают, что в предлагаемом способе не используется высокотоксичный фосфин, привносимая дефектность снижается в 3,8 - 4,8 раз, снижаются затраты на реагенты в 5 - 7 раз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.

МПК / Метки

МПК: H01L 21/316

Метки: способ, стекла, осаждения, фосфоросиликатного, пленок

Код ссылки

<a href="https://by.patents.su/4-2531-sposob-osazhdeniya-plenok-fosforosilikatnogo-stekla.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ осаждения пленок фосфоросиликатного стекла</a>

Похожие патенты