Пленка - нитрид - кремний
Cтраница 2
В последнее время в планарной технологии начинают применять пленки нитрида кремния ( Si3N4), однако применение этих пленок связано с рядом серьезных технологических трудностей. Покрытия, использующие Si3N4, являются более устойчивыми к воздействию окружающей среды и поэтому очень перспективны для изготовления так называемых бескорпусных транзисторов и транзисторов, запрессованных в пластмассу. [16]
Методом высокочастотного разряда в среде силан-аммиак или пиролитическим разложением получают пленки нитрида кремния ( SiaN-O, германия ( Ge3N4), бора, оксинитрида. Слои этого типа отличаются высокой ед, большими пробивными полями, слабой диффузионной проницаемостью для многих примесей, хорошей гетери-рующей способностью, химической устойчивостью. [17]
Значительно лучшими защитными свойствами по сравнению с диоксидом кремния обладают пленки нитрида кремния ( Si3N4) вследствие замедления диффузии различных ионных загрязнений ( алюминий, золото, вода, натрий, литий, калий и др.) к поверхности изделия. [18]
Высокая чистота поверхности кристалла обеспечивается защитной окисной пленкой SiC ( или пленкой нитрида кремния Si N) толщиной примерно 1 мкм. [19]
Поэтому диэлектрики с НДП должны иметь хорошую адгезию к меди, барьерным слоям, пленкам нитрида кремния и быть механически прочными, чтобы выдерживать ХМП меди. Исходя из этих требований диэлектрики с НДП на основе кремния, такие как FSG и BD, обеспечивающие значения k в диапазоне 3 7 - 2 5 более предпочтительны. [20]
Экспериментальные исследования пленок нитрида кремния показали, что пленки нитрида кремния обладают лучшими защитными свойствами по отношению к ионам натрия, чем диоксид кремния; в пленках нитрида кремния намного меньше дрейф ионов, чем в диоксиде кремния. [21]
Однако, так как диэлектрическая постоянная массивного Si3N4 ( в 9 4) выше, чем у SiO ( e 6) и SiO2 ( e 3 8), пленки нитрида кремния представляют также интерес для создания конденсаторов. Было обнаружено, что электрическая прочность пленок Si3N4, осажденных при 1000 С за счет реакции SiCl4 и NH3, выше, чем у пленок SiO и SiO2 ( см. также рис. 4), но температура реакции слишком велика для использования при изготовлении тонкопленочных интегральных схем. Предварительные результаты показывают, что стехио-метрические пленки Si3N4 могут быть получены при низких температурах подложки путем реактивного катодного распыления на постоянном токе [54, 55] или ВЧ распыления [55] катода из поликристаллического кремния в атмосфере азота. Из этих двух методов ВЧ распыление более предпочтительно. Однако для использования тонких пленок нитрида при изготовлении тонкопленочных конденсаторов требуется провести большую работу. [22]
Оборудование ХОГФ типа SCH DW DSC RP HTR RES CW РЕ и SCH DW DSC RP BJR IND CW РЕ ( см. табл. 4) с плазменной активацией ( ПА) процессов осаждения впервые было использовано в середине 70 - х годов для низкотемпературного осаждения пленок нитрида кремния ( ПА ХОГФ SiH4 / NH3 процесс) применительно к формированию слоев пассивации ИМС. [23]
Концентрация водорода в пленках нитрида кремния, полученных в плазмоактивированных процессах ХОГФ, зависит от условий осаждения и особенно от температуры. Например, пленки нитрида кремния, осажденные в процессе 3, при Т 400 С содержат 25 ат. [24]
Обычными методами образования пленок нитрида кремния служат реакция силена и компоненту, содержащего азот, такого как аммоний или гидрозин, при определенных температурах, реактивное распыление кремния в азотной атмосфере и ВЧ распыление из мишени нитрида - кремния. Интерес к пленкам нитрида кремния обусловлен их более низкой проницаемостью диффузии различных ионов. [25]
Однако толстые ( больше 50 нм) пленки нитрида кремния не могут быть осаждены в этом процессе не только из-за низких скоростей осаждения, но из-за высоких растягивающих механических напряжений, вызывающих растрескивание пленок. Так как процесс LP HT CVD Si3N4 ( SiCl2H2 - H / NH3) реализуется в горизонтальных и вертикальных реакторах трубчатого типа, то процесс осаждения пленок нитрида кремния происходит на обе стороны пластин, и иногда требуется дополнительная операция удаления пленки Si3N4 с обратной стороны пластины. [26]
Пленки нитрида кремния имеют лучшие электрические характеристики, чем пленки диоксида кремния. Стабильность характеристик сохраняется даже при высоких температурах. Пленки нитрида кремния огнеупорны и кислотостойки. [27]
Следует отметить, что приведенные реакции не отражают механизмов протекания процессов и являются результирующими. Сравним характеристики пленок, получаемых термическим и плазмохи-мическим осаждением из парогазовой смеси. Скорость травления в разбавленных растворах плавиковой кислоты пленок нитрида кремния порядка 1 мкм / мин. Высокий коэффициент преломления этих пленок указывает, что в них присутствуют избыточные атомы кремния, а пониженный ( по сравнению со средним значением) - на наличие кислорода, который содержится в виде примеси до 2 ( мае. [28]
На рис. 4.1.10 показана зависимость подвижности электронов от ширины запрещенной зоны. Транзисторы изготовлены на кремниевых подложках с оксидным слоем или пленкой нитрида кремния толщиной 1000 А. Как можно видеть из рис. 4.1.10, с увеличением содержания в пленках германия наблюдается слабое уменьшение подвижности. [30]
Страницы: 1 2 3