close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2531

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2531
(13)
C1
6
(51) H 01L 21/316
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ПЛЕНОК ФОСФОРОСИЛИКАТНОГО СТЕКЛА
(21) Номер заявки: 1031
(22) 02.12.1993
(46) 30.12.1998
(71) Заявитель: Конструкторско-технологическое
бюро "Белмикросистемы" (BY)
(72) Авторы: Турцевич А.С., Красницкий В.Я.,
Наливайко О.Ю., Тихонов В.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Конструкторско-технологическое бюро "Белмикросистемы" (BY)
(57)
Способ осаждения пленок фосфоросиликатного стекла, включающий загрузку кремниевых подложек в
нагретый до температуры осаждения пленки реактор, вакуумирование реактора, подачу в реактор паров тетраэтоксисилана, фосфорoсодержащего соединения, кислорода и осаждение фосфорoсиликатного 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.
(56)
1. T. Yoshimi, H. Sakui, K. Sugawara «Determination of Reactant Gas Concentration by Quadrupole Mass
Analyser during PSG Film Formation Using Organic Compaunds», J. Electrochemical Society. - 1976. - v.123. - №
9. - Р. 1410-1412.
2. Levin R.M., Adams A.C. «low Pressure Deposition of Phospohosi licate Glass Films», J. Electrochemical
Societi, 1982. - v. 129. - № 7. - Р. 1588-1591.(прототип).
BY 2531 C1
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 8÷10
вес. %) необходим поток фосфина в реактор 35÷60 см3/мин, который плохо улавливается скруббером с водяным орошением (в 100 мл воды при температуре 20 °С растворяется не более 26 см3 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 - 10,75÷20
тетраэтоксисилан - остальное,
при температуре испарителя 40÷75°С.
Экспериментально установлено, что
Ñ ð[ âåñ.%]
Väì ô
≈ 1,5
msio2 в пленке Vтэос в жидкой фазе
где Cp - содержание фосфора в пленке ФСС,
msio2 - масса двуокиси кремния в пленке ФСС, представляющей собой двухкомпонентное стекло (SiÎ2 ⋅
P2O5 );
VДМФ, Vтэос - 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 Al-металлизации. При температуре испарителя ниже 45°С из-за относительно низкого давле2
BY 2531 C1
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:
- регулятор расхода газа;
- клапан;
- 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 2АВР160М, испаритель 7 барботажного типа с блоком управления (дРМ 3.557.824ПС). 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
690±2°С, а суммарное количество одновременно обрабатываемых подложек 100 шт. Толщина пленок ФСС и
концентрация фосфора в них определялись при помощи рентгеновского флуоресцентного анализатора ф.Rigaku
Denki (М3613). Толщина пленки ФСС во всех экспериментах составляла 08±0,08 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 порядку (№);
объемное содержание ДМФ-ита и ТЭОСа в испарителе (VДМФ, Vтэос, об.%);
температура испарителя (Ти, С);
3
BY 2531 C1
отношение прироста дефектов для прототипа (∆п) к аналогичной величине для каждого конкретного случая, определенное при помощи лазерного анализатора поверхности "SURFSCAN-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 прототипа (σ) к аналогичной величине
в каждом конкретном случае (σ/σп,, отн.ед.);
наличие гидридных газов ( - отсутствуют, + присутствуют);
наличие дефектов при хранении ( - отсутствуют, + присутствуют).
№ Ти, °С Vтмф, Vтэос,
об.% об.%
1
45
10,75
2
65
13,5 осталь3
65
13,5
ное
4
75
20,0
5 прототип
∆п/∆,
отн.ед.
3,8
4,5
4,8
4,8
1,0
Наличие СП, отн.ед. σ/σп, Наличие Кс, отн.ед. Примечадефектов
ния
отн.ед. гидридов
уд.
0,8
0,20
отл.
0,75
0,17
отл.
0,75
0,17
без барботажа
отл.
0,82
0,15
+
хор.
1,0
+
1,0
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.
Cоставитель Л.С. Зайкова
Редактор В.Н. Позняк
Корректор Т.Н. Никитина
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
134 Кб
Теги
by2531, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа