Навигация
5.1 Двоокис кремнію
Плівки двоокис кремнію можна осаджувати як з легуючими добавками, так і без них. Нелегований двоокис кремнію використовують у вигляді ізолюючої плівки між многорівневою металізацією, в якості маскуючої плівки в процесах дифузії та іонної імплантації, як захисна плівка, що оберігає нелеговані області від автолегування в процесі термоциклування, а також для збільшення товщини підзатвірного діелектрика. Леговані фосфором плівки окислу використовуються в якості ізолятора між металічними шарами, як пасивуючі покриття та поверхні уже сформованих приборів і в якості гетеруючих шарів.
Для формування плівок двоокис кремнію використовують декілька методів осадження. Вони характеризуються різними хімічними реакціями, типом реактора який використовується і температурою процесу осадження. Плівки, що осаджуються при низьких температурах (нижче 773 К), формуються за рахунок реакцій між силаном, легуючими добавками і киснем. Хімічні реакції, що проходять при формуванні легованих фосфором плівок окислу, можна записати таким чином:
Si4 + O2 → SiO2 + 2H2
4PH3 + 5O2 → 2PO5 + 6H2
При нормальних умовах осадження, водень утворюється скоріше ніж вода. Осадження може бути здійснено при атмосферному тискові в реакторах неперервного типу (див. рис. ) або при пониженому тискові в реакторах типу представлених на рис. . Основна перевага реакцій силану з киснем - низька температура осадження, що дозволяє осаджувати плівки поверх алюмінієвої металізації.
Ці плівки можуть використовуватись для пасивуючих покрить і діелектричної ізоляції. Основним недоліком реакції силану з киснем є погане відтворення ступінчатого рельєфу в наявності частинок, які осідають у вигляді хлоп’їв на стінках хімічного реактора.
Крім того, двоокиси кремнію осаджують при температурі 933 – 1033К в газофазних реакторах при пониженому тискові шляхом розкладу тетраетоксилану (Si(OC2H5)4). Це з’єднання називається також тетраетил- ортосилікатом (ТЕОС), випаровується із рідкого джерела. Це можна записати такою реакцією:
Si(OC2H5)4 → SiO2 + інші продукти
де іншими продуктами є складні суміші органічних і неорганічних сполук. Переваги осадження плівок із ТЕОС це висока однорідність, велика якість плівок і певна відтворюваність рельєфу структури. До недоліків відносяться висока температура процесу і необхідність у застосуванні рідких джерел.
Двоокис кремнію можна осаджувати при температурі ~1173 К при пониженому тискові шляхом реакції дихлорсилану з закиссю азоту.
SiC2H2 + 2N2O → SiO2 + 2N2 + 2HCl
Цей процес осадження, що забезпечує хорошу однорідність плівок, використовують для осадження ізолюючих шарів на полі кремнію. Але такі окисли часто містять невелику кількість хлору, який може реагувати з полі кремнієм або визивати розтікання плівок.
Легування плівок здійснюється шляхом добавлення в процесі осадження невеликої кількості гідридів (фосфіну, арсіну і диборану). Можна також використати інші легуючі матеріали, наприклад галегоніди або органічні сполуки, але вони менш зручні, так як більше всього їх треба випаровувати із твердих або рідких джерел.
При осадженні двоокис кремнію спостерігаються три основні типи відтворення ступінчатої поверхні підкладки. На рис. 5.2 показано графічно всі три типи відтворень.
Рис. 5.2 Три типи відтворення ступінчатого рельєфу підкладки напиленого плівкою
На рис. 5.2 показано повністю конформне відтворення рельєфу ступники підкладки, тобто товщина плівки на стінках стугеньки не відрізняються від товщини плівок на дні і на поверхні стугеньки. Конформне відтворення рельєфу спостерігається в таких випадках, коли реагенти або реактиви на проміжнім стані реакції адсорбуються на поверхні і потім починають швидко мігрувати вздовж неї перед тим, як вступить в реакцію.
Швидка міграція призводить до однорідної поверхневої концентрації незалежно від рельєфу і забезпечує повністю однорідну товщину плівки по всій поверхні підкладки.
Коли реагенти адсорбуються і реагують у відсутність помітної поверхневої міграції, швидкість осадження пропорційна кутові падіння молекул газу. На рис. 5.2 Представлений випадок, коли середня величина довжини вільного пробігу молекул на верхній горизонтальній поверхні підкладок в обох напрямках складає 180о. У верхній точці вертикальної поверхні кут падіння складає всього лиш 90о, тому товщина плівки зменшується в 2 рази. Вздовж вертикальної стінки кут падіння Ф визначається шириною вікна, а товщина плівки, яка пропорційна кту падіння, може бути визначено по формулі :
де ω – ширина вікна, d – відстань від верхньої поверхні. При такому методі відтворення рельєфу товщини плівок на вертикальній поверхні стугеньки можливе утворення тріщини, що обумовлено ефектом самоекранування.
На рис. Приведена діаграма, яка відтворює випадок відсутності поверхневої міграції і малих значень середньої довжини вільного пробігу молекул. Як видно із діаграми, при цьому кут падіння молекул реагентів у верхній точці стугеньки складає 27о. Це призводить до більш товстого шару в цій точці. Кут падіння на дно стугеньки рівний лише 90о, тому углублених місцях більш тонкий шар плівки.
Табл. 5.1. Властивості двоокис кремнію
| Методи осадження | Осадження із газової суміші при пониженому тискові | Плазмохімічне осадження |
| Температура К | 973 – 1073 К6 | 523 – 623 К |
| Склад | Si3N4(H) | SiNx Hx |
| Відношення Si/N | 0,75 | 0,8 – 1,2 |
| Вміст H, ат % | 4 – 8 | 20 – 25 |
| Коефіцієнт заломлення | 2,01 | 1,8 – 2,5 |
| Густина г/см3 | 2,9 – 3,1 | 2,4 – 2,8 |
| Діелектрична стала | 6 – 7 | 6 – 9 |
| Номінальний опір Ом . см | 1016 | 106 – 1015 |
| Електричнаміцність 106В/см | 10 | 5 |
| Ширина забороненої зони еВ | 5 | 4 – 5 |
| Пружні напруги | 100 (розтягуючі) | 20 стяг. – 50 розтяг. |
В таблиці приведені властивості плівок двоокису кремнію осаджених різними методами включаючи плазмохімічне осадження. [1]
В основному плівки окисла, осаджені при високих температурах, проявляють властивості, подібні з термічно вирощеними плівками двоокисів кремнію. Але високотемпературне осадження не може бути використано на поверхні алюмінієвої металізації і тому не застосовується для пасивування поверхні сформованих пристроїв. В зв’язку з цим для пасивування використовують низькотемпературне осадження легованих фосфором плівок двоокису кремнію, не дивлячись на погане відтворення ними рельєфу поверхні і гірші властивості плівок.
Похожие работы
... у провадженні судових експертиз та попередніх досліджень за завданнями слідчого або органу дізнання. Крім того, техніко-криміналістичні засоби та методи в залежності від мети поділяють на такі, які використовуються для: — збирання речових доказів (виявлення, фіксація, вилучення та упаковка); — дослідження доказів; — профілактики. Іноді у межах зазначеної класифікації виділяють і засоби та ...
... нестаціонарні мають одне істотне обмеження. У більшості випадків теорія цих методів припускає слабку залежність теплофізичних характеристик від температури. Тому їх застосування вимагає спеціального обґрунтування. 2. Методи дослідження електричних властивостей полімерів Електретно-термічний аналіз ЕТА називають метод вивчення полімерів, що полягає в одержанні електрета й наступному вим ...
... [16]. Методична база, створена в різних науках про працю, а також методична база проектування, що розуміється в самому широкому змісті слова, включаючи інженерне, являють собою великий простір методів. Технічні засоби, необхідні для ергономічних досліджень, часто являють собою стандартні пристрої і прилади, спеціально не орієнтовані на застосування в даній області. Тому потрібна адаптація цих ...
... 350 - 2000 ppm AS-MLC /AppliedSensor Inc. CO 0.5 - 500 ppm AS-MLK /AppliedSensor Inc. CH4 Від 0.01 до 4% 2. Сучасні датчики газів, та методи їх отримання 2.1 Нові матеріали та наноструктури – перспективна база елементів для датчиків газів В зв’язку з інтенсивним розвитком виробництва поверхневих датчиків газів, досліджуються придатні для їх побудови сучасні напівпрові ...
0 комментариев