close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4154

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4154
(13)
C1
7
(51) H 01L 21/316
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНКИ БОРОФОСФОРОСИЛИКАТНОГО
СТЕКЛА
(21) Номер заявки: a 19990260
(22) 1999.03.19
(46) 2001.12.30
(71) Заявитель: Завод
полупроводниковых
приборов им. Ф.Э. Дзержинского Научнопроизводственного
объединения
"Интеграл" (BY)
(72) Авторы: Наливайко О.Ю., Пшеничный Е.Н.,
Сидерко А.А., Емельянов В.А., Смагин Д.Л. (BY)
(73) Патентообладатель: Завод полупроводниковых
приборов им. Ф.Э. Дзержинского Научнопроизводственного объединения "Интеграл"
(BY)
(57)
Способ получения пленки борофосфоросиликатного стекла, включающий загрузку кремниевых полупроводниковых подложек в реактор, создание в нем вакуума, нагрев подложек до температуры осаждения пленки, подачу в реактор полученных отдельными для каждого реагента испарителями паров тетраэтоксисилана,
диметилфосфита и боросодержащего соединения и осаждение пленки борофосфоросиликатного стекла при
температуре 650-750 °С, отличающийся тем, что в качестве боросодержащего соединения используют триметилборат, при этом пары тетраэтоксисилана получают при температуре испарителя 50-70 °С, пары диметилфосфита - при температуре испарителя 20-35 °С, пары триметилбората - при температуре испарителя 2025 °С, а давление в реакторе составляет 30-60 Па.
BY 4154 C1
(56)
BY 1613 C1, 1997.
EP 0204182 A, 1986.
SU 1795829 A1, 1996.
BY 4154 C1
Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к технологии осаждения легкоплавких стекол из газовой фазы, и может быть использовано при создании межуровневой изоляции и планаризации топологического рельефа.
Известен способ осаждения пленки борофосфоросиликатного стекла (БФСС) [1], включающий загрузку кремниевых подложек в нагретый до температуры осаждения реактор, вакуумирование реактора, подачу
в реактор паров тетраэтоксисилана (ТЭОС), триметилфосфата (ТМФ) и триметилбората (ТМБ) с азотом
или кислородом посредством использования отдельных испарителей с температурой испарителей - 30-60 °С
для ТЭОС и ТМБ и более 60 °С для ТМФ и осаждение пленки борофосфоросиликатного стекла требуемой
толщины с суммарным содержанием бора и фосфора не более 10 вес. % при температуре 600÷700 °С. Используются испарители барботажного типа. Данному способу присущи недостатки. Концентрации фосфора
в пленке БФСС сильно зависит от температуры осаждения. Причем при температурах 650÷700 °С, где
наблюдается наиболее высокая скорость осаждения, происходит резкое снижение концентрации фосфора в
БФСС с увеличением температуры, что затрудняет получение пленок БФСС с содержанием фосфора более
2,0 вес. %.
Наиболее близким по технической сущности решением является способ получения пленки борофосфоросиликатного стекла [2], включающий загрузку кремниевых подложек в реактор, вакуумирование реактора,
нагрев подложек до температуры осаждения, подачу в реактор паров тетраэтоксисилана, диметилфосфита
(ДМФ) и триэтилбората (ТЭБ) посредством использования отдельных испарителей с температурой испарителей - 40÷75 °С для ТЭОС, 20÷60 °С для диметилфосфита и 18÷30 °С для триэтилбората и осаждение пленки борофосфоросиликатного стекла при температуре 650÷750 °С. Используются испарители барботажного
типа.
Однако и данный способ не лишен недостатков. При использовании триэтилбората в качестве боросодержащего вещества наблюдается повышенный разброс концентрации бора вдоль реактора, что приводит к
неодинаковому оплавлению пленок БФСС на пластинах, расположенных в начале и конце реактора. Для
снижения неоднородности концентрации бора приходится уменьшать загрузку пластин, что в свою очередь
снижает производительность процесса и повышает издержки производства.
В основу изобретения положена задача создания способа осаждения борофосфоросиликатного стекла с
повышенной однородностью концентрации бора в пленке, позволяющего снизить издержки производства.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения пленки борофосфоросиликатного
стекла, включающем загрузку кремниевых полупроводниковых подложек в реактор, вакуумирование реактора, нагрев подложек до температуры осаждения пленки, подачу в реактор полученных отдельными для
каждого реагента испарителями паров тетраэтоксисилана, диметилфосфита и боросодержащего соединения
и осаждение пленки борофосфоросиликатного стекла при температуре 650÷750 °С, в качестве боросодержащего соединения используют триметилборат, при этом пары тетраэтоксисилана получают при температуре испарителя 50 ÷70 °C, пары диметилфосфита - при 20 ÷35 °С, пары триметилбората - при
20 ÷25 °С, а давление в реакторе составляет 30÷60 Па.
Использование ТМБ, имеющего давление насыщенных паров выше, чем ТЭБ, позволяет обеспечивать
необходимое количество боросодержащего реагента в парогазовой смеси без использования газа-носителя,
при этом регулировка потока ТМБ может осуществляться обычным регулятором расхода газа. Кроме того,
за счет меньшего эффекта обеднения ТМБ вдоль реактора снижается неоднородность концентрации бора в
пленке БФСС вдоль реактора, что позволяет увеличить загрузку пластин в одном процессе и, следовательно,
снизить издержки производства.
При температуре испарителя с ТЭОС ниже 50 °C существенно снижается скорость осаждения и повышаются издержки производства.
При температуре испарителя с ТЭОС выше 70 °С повышаются расход ТЭОС и неоднородность толщины
пленок.
При температуре испарителя с ДМФ ниже 20 °С не обеспечивается необходимая концентрация фосфора в
пленке из-за резкого снижения парциального давления ДМФ.
При температуре испарителя с ДМФ выше 35 °С в реактор подается избыточное количество паров ДМФ
и суммарная концентрация бора и фосфора превышает 10 вес. %, кроме того, повышается неоднородность
толщины пленок.
Для достижения температуры испарителя с ТМБ ниже 20 °С необходимо использовать принудительное
охлаждение, что усложняет конструкцию испарителя.
При температуре испарителя с ТМБ выше 25 °С в реактор подается избыточное количество паров ТМБ и
суммарная концентрация бора и фосфора превышает 10 вес. %.
При давлении менее 30 Па не обеспечивается подача в реактор необходимых потоков реагентов, так как
насос не успевает откачивать из реактора продукты реакции.
2
BY 4154 C1
При давлении более 60 Па существенно уменьшается скорость прохождения реагентов и продуктов реакции вдоль зоны осаждения, что приводит к увеличению неоднородности толщины пленки БФСС и концентраций реагентов в пленке вдоль реактора, а так же к повышению привносимой дефектности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана блок-схема реактора для осаждения
БФСС.
Пример.
Использовались подложки кремния КДБ-12(100)525 (ЕТО 035.240ТУ) диаметром 150 мм, на которых
были сформированы активные и пассивные элементы.
Осаждение пленок БФСС 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 и азотная ловушка 6 дРМ 3.031.0000 (для исключения обратной диффузии газов в реактор). Для подачи паров
ТЭОС, ДМФ и ТМБ в реактор использовались испарители 7 (КФНС 681941.000) с блоком управления нагревом (дРМ 3557.842 ПС). Подача реагентов в реактор осуществлялась посредством задания рабочих потоков и открытия соответствующих регуляторов расхода газов 8 и клапанов 9 для каждого реагента. Суммарный поток азота для барботирования ТЭОС и ДМФ не превышал 24 л/ч. Газовые магистрали для подачи
паров ТЭОС и ДМФ в реактор нагревались при помощи нагревательных проводов с изоляцией до температур на 5-10 °С выше, чем температура соответствующего испарителя. Величина давления в реакторе поддерживалась путем подачи потока азота на вход насоса. Давление в реакторе при осаждении изменялось от
30 до 60 Па и контролировалось при помощи датчика давления емкостного типа 10. Температура осаждения
составляла 660÷710 °С. Загрузка пластин групповая, в специальные перфорированные кассеты. Суммарное
количество одновременно обрабатываемых подложек составляло до 100 штук, расстояние между подложками - 7,5 мм. Использовали тетраэтоксисилан ТУ 60-11-2154-94, подвергнутый очистке при помощи перегонки, а также диметилфосфит ТУ 6-09-20-241-93 и триметилборат ТУ 6-09-20-233-93. Температура испарителя
с ТЭОС варьировалась от 50 до 70 °С, испарителя с ДМФ - от 20 до 35 °С, испарителя с ТМБ - от 20 до
25 °С.
Процесс включал следующие шаги:
размещение кремниевых подложек в продуваемом азотом реакторе;
вакуумирование реактора после закрытия герметизирующей заслонки;
продувка реактора;
вакуумирование, нагрев подложек до температуры осаждения и стабилизация температуры;
проверка натекания;
вакуумирование;
плавное установление потоков реагентов и осаждение БФСС;
прекращение подачи паров в реактор, продувка реактора азотом;
циклические продувка реактора азотом - вакуумирование;
прекращение откачки, напуск азота через клапана с калиброванными отверстиями 11 до достижения атмосферного давления и выгрузка подложек.
Весовое содержание фосфора в пленке БФСС определялось неразрушающим методом при помощи рентгеновского флюоресцентного анализатора ф.Rigaku Denki (М3613), а толщина пленок БФСС при помощи
спектрофотометра MPV-SP ф-Leitz. Концентрация бора определялась при помощи ИК-спектрометра
«SPECORD-75». Толщина пленок БФСС во всех экспериментах составляла 0,8±0,08 мкм.
Оплавление БФСС проводили при температуре 850 °С в течение 45 мин в сухом кислороде.
Результаты опробования представлены ниже в таблице, где указаны:
номер процесса по порядку (№);
температура испарителя (ТТЭОС, °С);
температура испарителя (ТДМФ, °С);
температура испарителя (ТТМБ, °C);
рабочее давление (Р, Па);
разброс значений концентрации бора по процессу (∆Сb, ±вес. %);
загрузка пластин, обеспечивающая разброс концентрации бора вдоль реактора не более ±0,25 вес. %
(загрузка, шт.);
коэффициент стоимости, равный отношению суммарных издержек производства на 1 пластину по данному способу к аналогичной величине для прототипа (Кс, отн.ед.).
3
BY 4154 C1
№
1
2
3
4
5
6
ТТЭОС, °C
50
60
60
60
70
ТДМФ, °C ТТМБ, °C
20
20
20
25
20
20
25
20
35
25
прототип
Давление, Па ∆Сb, ±вес.%
20
0,21
30
0,20
45
0,18
45
0,24
60
0,28
0,50
Загрузка, шт.
100
100
100
100
90
75
Kc, отн. ед.
0,80
0,78
0,74
0,77
0,82
1,0
Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу (примеры 1÷5). Нецелесообразность применения способа при выходе за заявляемые пределы очевидна.
Полученные результаты показывают, что в предлагаемом способе по сравнению с прототипом разброс
концентрации бора вдоль реактора снижается в 1,8-2,8 раза, производительность (загрузка) увеличивается на
20÷30 %, а издержки производства снижаются в 1,22-1,35 раза.
Источники информации:
1. ЕР 0204182 МПК H01L21/316, 1986.
2. Патент РБ 1613, МПК Н01L21/316, 1997.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
149 Кб
Теги
патент, by4154
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа