Катодное осаждение пленок нитрида кремния

Газофазные методы получения пленок нитрида кремния.

Технологии формирования пленок нитрида кремния.

Термическое осаждение пленок оксида.

Для нанесения защитных пленок оксида кремния используют два метода, основанных на испарении монооксида кремния. В первом методе используют порошкообразный монооксид кремния, во втором – кремниевый электрод нагревают в атмосфере кислорода.

Оксиды, напыляемые на кремниевую подложку, представляют собой комплексы вида Si – SiO – SiO₂. При использовании монооксида кремния температура кремниевой подложки обычно составляет 300 ⁰С и выше для обеспечения высокой адгезии пленки. При малой скорости осаждения и высокой температуре пленки имеют состав SiO₂, при больших скоростях напыления состав пленок соответствует SiO. При использовании кремниевого электрода его температура обычно составляет 700 – 1000 ⁰С, парциальное давление кислорода – 10^-4 Па. В этом случае пленка диоксида кремния толщиной 0,1 мкм формируется примерно за 30 мин.

Диэлектрические пленки на основе нитрида кремния получают все большее распространение в микроэлектронике, так как обладают удовлетворительными диэлектрическими характеристиками при меньшей толщине, чем пленки диоксида кремния. Кроме того, пленки нитрида кремния можно выращивать при более низкой температуре и с большей скоростью, чем пленки диоксида кремния.

Существует несколько вариантов метода газофазного осаждения пленки нитрида кремния, в которых используют какую-либо реакцию разложения газообразного соединения на нагретой поверхности подложки.

Реакция взаимодействия кремния с азотом осуществляется при температуре подложки 1100 - 1300 ⁰С. В данной технологии вдоль поверхности подложки продувают сухой азот, который взаимодействует с подложкой с образованием нитрида кремния.

Реакция взаимодействия силана с аммиаком протекает при температуре 700 - 1100 ⁰С. В данной технологии над поверхностью нагретой подложки продувают смесь силана и аммиака в пропорции 1: 20, которые взаимодействуют с образованием нитрида кремния и выделением водорода.

Реакция взаимодействия тетрахлорида кремния с аммиаком протекает при температуре 1100 ⁰С. Особенностью процесса является образование на поверхности подложки слоя аморфного нитрида кремния. Имеется ряд модификаций данного процесса, в которых рабочая температура снижена до 750 - 980 ⁰С.

Достоинством данного метода является то, что реакция осаждения пленок нитрида кремния протекает при комнатной температуре за счет энергии газового разряда между анодом и катодом в рабочей камере.

Для проведения процесса в качестве катода используют высокочистые кремниевые пластины. При этом подложка, на которую осаждается пленка, является анодом. В качестве рабочего газа используют смесь азота и аргона. При этом азот является основным реагентом при выращивании пленки нитрида кремния, а аргон ускоряет процесс роста пленки. При напряжении на разрядном промежутке порядка 3 кВ, давлении газов - 1,3 - 13 Па скорость роста пленки составляет 0,01 - 0,15 мкм/мин. Разброс толщины пленки по диаметру подложки не превышает 5%.