Оборудование для окисления кремния

План

Лекция 5.

2. Методы контроля параметров диэлектрических слоев

Установка для окисления представляет собой систему, в которой используется сухой или влажный кислород. Во втором случае кислород сначала пропускают через водяную баню, а затем направляют в печь для окисления пластин. Содержание влаги в потоке газа определяется температурой водяной бани и скоростью потока. Так как окисление в водяных парах происходит гораздо быстрее, чем в сухом кислороде, содержание влаги в потоке газа-носителя (кислорода) является наиболее важным фактором, обусловливающим скорость окисления при заданных значениях времени и температуры.

Основное отличие окисления во влажном кислороде от окисления в сухом кислороде или парах воды, заключается в том, что концентрацию окислителя можно легко изменять от величины, соответствующей 100 % содержания кислорода, до величины, соответствующей 100 % содержания паров воды.

Слои SiO₂, выращенные не только в парах воды, но и во влажном кислороде, и содержащие воду, обладают худшими электрическими и защитными свойствами, чем слои, выращенные в сухом кислороде. Поэтому на практике в большинстве случаев используются комбинированные режимы окисления - чередование этапов выращивания окисла в сухом и влажном кислороде. Этап окисления во влажном кислороде обеспечивает высокую скорость роста пленки, что очень важно, так как сокращается время высокотемпературной операции, а этап окисления в сухом кислороде обеспечивает удаление воды из слоя SiO₂. Кроме того, во время этого этапа происходит дополнительный рост слоя окисла и, главное, уплотнение выращенного на первом этапе слоя, а также заращивание имеющихся в нем пустот и других дефектов.

Методы контроля параметров
диэлектрических слоев

Свойства диэлектрических пленок на кремниевой подложке существенно зависят от метода получения пленок.

К основным параметрам пленок можно отнести: плотность, коэффициент преломления, удельное сопротивление, диэлектрическую постоянную, диэлектрическую прочность, скорость травления, толщину, плотность дефектов и заряд в структуре кремний - диэлектрик.

Первые шесть параметров обычно не контролируются в процессе промышленного производства полупроводниковых приборов и интегральных схем, хотя их величины учитываются при расчете и конструировании микросхемы. Поэтому остановимся на методах контроля толщины и дефектности диэлектрических пленок, а также заряда и свойств границы раздела полупроводник - диэлектрик.