close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2883

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2883
(13)
C1
6
(51) H 01L 21/316
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ПЛЕНКИ ФОСФОРОСИЛИКАТНОГО СТЕКЛА
(72) Авторы: Турцевич А.С., Сосновский В.А.,
Наливайко О.Ю., Макаревич И.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-исследовательское
конструкторско-технологическое
предприятие "Белмикросистемы" (BY)
(21) Номер заявки: 1949
(22) 1994.05.31
(46) 1999.06.30
(71) Заявитель: Научно-исследовательское
конструкторско-технологическое
предприятие
"Белмикросистемы" (BY)
(57)
Способ осаждения пленки фосфоросиликатного стекла, включающий загрузку кремниевых подложек в
нагретый до температуры осаждения пленки реактор, вакуумирование реактора, подачу в реактор моносилана и кислорода по раздельным парам инжекторов с порционным вводом их вдоль реакционной зоны, а также
фосфоросодержащего соединения, и осаждение пленки фосфоросиликатного стекла при пониженном давлении и температуре 350-450 °С, отличающийся тем, что в качестве фосфоросодержащего соединения используют диметилфосфит, а подачу его паров в реактор осуществляют посредством испарителя при температуре испарителя 20-60 °С с использованием в качестве газа носителя кислорода или азота.
(56)
1. Rosler R. «Low Pressure CUD Production Process for Poly, Nitride and Oxide», Solid State Technoloqy,
1977, v. 20. - N 4. - P. 63 - 70.
2. Патент США 4513026, МПК Н 01L 21/316, 1985 (прототип).
Фиг. 1
Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к технологии осаждения фосфоросиликатного стекла (ФСС) при пониженном давлении, и может быть использовано при формировании
1
BY 2883 C1
межуровневой изоляции и пассивации при изготовлении интегральных схем (ИС) повышенной сложности.
Известен способ осаждения фосфоросиликатного стекла [1], включающий загрузку кремниевых подложек в нагретый до температуры осаждения реактор, подачу в реактор смеси моносилана (SiH4), фосфина
(РНз) и кислорода (О2) и осаждение пленки фосфоросиликатного стекла при пониженном давлении и температуре 445 ÷ 462 °С. Данному способу присущи следующие недостатки:
большие разбросы по толщине и уровню легирования пленок фосфором из-за обеднения смеси вдоль реакционной зоны;
низкое качество ФСС и повышенная дефектность из-за сильных гомогенных процессов при окислении
моносилана и фосфина кислородом при давлении больше 60 Па, что ограничивает использование данного
способа осаждения ФСС.
Наиболее близким по технической сущности решением является способ осаждения фосфоросиликатного
стекла [2], включающий загрузку кремниевых подложек в реактор, вакуумирование реактора, подачу в реакционную зону реактора смеси моносилана с фосфином и кислорода, осаждение пленки фосфоросиликатного
стекла при пониженном давлении и температуре 425 ÷ 450 °С. Подача реагентов осуществляется при помощи инжекторов с порционным вводом вдоль реакционной зоны. Причем, подача моносилана с фосфином и
кислорода осуществляется по двум независимым парам инжекторов. Данному способу присущи следующие
недостатки:
повышенная привносимая дефектность ФСС из-за того, что окисление моносилана происходит по цепной
реакции с образованием твердых промежуточных продуктов в газовой фазе с последующим осаждением их
на подложках,
недостаточная электрическая прочность ФСС из-за образования дефектов типа "пузырьки" вокруг элементов ИС из-за "выделения" РНз внутрь пленки,
высокая токсичность фосфина и необходимость использования обязательного дожигания выхлопных газов, ибо фосфин очень плохо растворяется в воде (в 100 мл воды при температуре 20 °С растворяется 26 см3
фосфина).
Перечисленные недостатки ограничивают использование данного процесса в технологии ИС.
В основу изобретения положена задача создания способа осаждения фосфоросиликатного стекла с низким уровнем привносимой дефектности и пониженной себестоимостью за счет использования в качестве
фосфорсодержащего соединения диметилфосфита (ДМФ) вместо фосфина.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе осаждения пленки фосфоросиликатного стекла,
включающем загрузку кремниевых подложек в нагретый до температуры осаждения пленки реактор, вакуумирование реактора, подачу в реактор моносилана и кислорода по раздельным парам инжекторов с порционным вводом их вдоль реакционной зоны, а также фосфоросодержащего соединения, и осаждение пленки
фосфоросиликатного стекла при пониженном давлении и температуре 350 ÷ 450 °С, в качестве фосфоросодержащего соединения используют диметилфосфит, а подачу его паров в реактор осуществляют посредством испарителя при температуре испарителя 20 ÷ 60 °С с использованием в качестве газа носителя азота.
Использование в качестве фосфоросодержащего соединения диметилфосфита вместо высокотоксичного
фосфина обеспечивает снижение привносимой дефектности за счет подавления окисления моносилана в газовой фазе. Потребление ДМФ и его стоимость ниже чем у РН3, что способствует снижению затрат на материалы и себестоимости процесса. Кроме того, за счет исключения высокотоксичного фосфина существенно снижается концентрация соединений фосфора на выхлопе реактора, что позволяет использовать скруббер
без дожигания. В выбранном диапазоне температуры испарителя давление паров диметилфосфита составляет 1.8 ÷ 12 мм рт. ст.
При температуре испарителя ниже 20 °С усложняется управление процессом по концентрации фосфора и
не обеспечивается необходимая концентрация фосфора в пленке из-за резкого снижения парциального давления паров ДМФ.
При температуре испарителя более 60 °С в реактор поступает избыточное количество паров ДМФ, из-за
чего трудно обеспечить получение пленок с малой концентрацией фосфора, кроме того, повышается неоднородность толщины пленок.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, на которых показаны блок-схема реактора для осаждения ФСС с испарителем барботажного типа (фиг. 1) и задний фланец реактора (фиг. 2) с расположением отверстий для ввода инжекторов.
Пример.
Использовались подложки кремния КДБ-12(100)525 (ЕТО 035.240ТУ), в которых были сформированы
активные и пассивные элементы.
Осаждение пленок ФСС осуществляли на установке "Изотрон-4-150" с кварцевым реактором 1, карбидкремниевой консолью 2 с герметизирующей заслонкой 3 и вакуумным агрегатом 4 2АВР-160М, соединенным с реактором при помощи вакуумного трубопровода, на котором расположен шиберный затвор 5. Задний
2
BY 2883 C1
фланец установки 6 и система газораспределения были модернизированы. Загрузка-выгрузка пластин групповая в специальные перфорированные кассеты. Суммарное количество одновременно обрабатываемых
подложек составляло 90 штук, расстояние между подложками -7.5 ÷ 9.8 мм. Температура поддерживалась во
всех процессах 410 ± 3 °С. Подача моносилана и кислорода осуществлялась по раздельным парам инжекторов (7 и 8 соответственно), обеспечивающих порционный ввод вдоль реакционной зоны. Подача паров ДМФ
с газом носителем (азотом) осуществлялась как по дополнительной паре инжекторов 9 с вводом в начало рабочей зоны, так и через газоввод возле герметизирующей заслонки 3. Эффект не отличался. С точки зрения
облегчения эксплуатации установки целесообразно использовать подачу паров ДМФ через газоввод возле
герметизирующей заслонки. Использовались моносилан концентрат ТУ6-02-II 62-79, диметилфосфит "осч"
(ИРЭА), кислород СтП др 3.0.83. Подача реагентов в реактор осуществлялась посредством задания рабочих
потоков и открытия соответствующих регуляторов расхода газов 10 и клапанов 11 для каждого реагента.
Суммарное давление в реакторе при осаждении составляло 40 ± 3 Па и контролировалось при помощи датчика давления емкостного типа 12.
Для подачи ДМФ использовался испаритель 13 барботажного типа с блоком управления нагревом. Поток
кислорода через испаритель не превышал 24 л/час. Использовалась также азотная ловушка 14 для исключения обратной диффузии паров ДМФ в реактор 1. Температура в испарителе 13 регулировалась с точностью ±
0.5 °С. Поток газа-носителя и температура в испарителе позволяют управлять концентрацией фосфора в
пленке ФСС. Поток SiH4 не превышал 18 л/ч, а соотношение объемных потоков О2 и SiH4 составляло 2.5.
После осаждения пленки ФСС прекращали подачу SiH4, ДМФ и кислорода, проводили 2 - 3 цикла: продувка
азотом-откачка, а затем напуск и выгрузку подложек из реактора.
Весовое содержание фосфора в пленке ФСС определялось неразрушающим методом при помощи рентгеновского флюоресцентного анализатора ф. Rigaku Denki (М3613), а толщина пленок ФСС при помощи
спектрофотометра MPV-SP ф. Leitz.
Контроль привносимой дефектности осуществлялся визуально, а также при помощи лазерного анализатора поверхности "Surfscan-4500"
Прирост количества дефектов (∆) определялся как разница между количеством загрязняющих 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 (№);
температура испарителя (Ти, °С);
отношение прироста дефектов для прототипа (∆п) к аналогичной величине для каждого случая, (∆п/∆,
отн. ед.);
коэффициент стоимости, равный отношению суммарной стоимости реагентов на одну пластину по данному способу к аналогичной величине для прототипа (Кс, отн. ед.);
легирование фосфором осуществляется во всем необходимом диапазоне концентраций, (+да, -нет).
№ п/п
Ти,°С
∆п/∆, отн. ед.
Кс, отн. ед.
1
2
3
4
5
20
30
45
60
прототип
4.1
4.5
4.5
4.3
1.0
0.80
0.70
0.75
0.85
1.0
Легирование
фосфором
+
+
+
+
-
Примечания
с газом-носителем азотом
Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу (примеры 1 ÷ 4).
Нецелесообразность использования способа вне заявляемых пределов очевидна.
Полученные результаты показывают, что предлагаемый способ осаждения пленок ФСС в сравнении с
прототипом позволяет снизить дефектность в 4.1 ÷ 4.5 раза, при снижении издержек производства в 1.2 ÷ 1.3
раза. Кроме того, за счет исключения высокотоксичного фосфина существенно снижается концентрация соединений фосфора на выхлопе реактора.
3
BY 2883 C1
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
132 Кб
Теги
by2883, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа