CS221496B1 - Způsob výroby tenkých vrstev nitridu křemíku - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby tenkých vrstev nitridu křemíku chemickou depozicí z plynné fáze za sníženého tlaku na povrchu pevných těles. Nitrid křemíku vzniká reakcí plynného trlchlorsilanu SiHCh s plynným amoniakem NH3 při teplotách pevných těles 20 až 900 °C, objemovém poměru NH3/ /SÍHCI3 > 1 a celkovém tlaku 1 až 200 Pa. Vynález lze využít při výrobě integrovaných obvodů v pevné fázi.

Description

Vynález se týká způsobu výroby tenkých vrstev nitridu křemíku na povrchu pevných těles.

Pro výrobu tenkých vrstev nitridu křemíku chemickou depozicí z plynné fáze na povrchu pevných těles, například na křemíku, existuje řada metod. Výběr metody depozice pro danou aplikaci je dán především požadavkem kvality tenké vrstvy a teploty jejího vzniku. Jednou z používaných metod výroby tenkých vrstev nitridu křemíku chemickou depozicí z plynné fáze za sníženého tlaku je reakce dichlorsilanu S1H2CI2 s amoniakem NH3, která probíhá při tlaku 20 až 100 Pa a teplotě 700i — 900 °C.

Tato metoda má značnou nevýhodu v tom, že výchozí materiá| dichlorsilan SÍH2CI2 je drahý, obtížně dostupný a požárně značně nebezpečný. Bod ξ vznícení dichlorsilanu SÍH2CI2 je 100 °C.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby tenkých vrstev nitridu křemíku chemickou depozici, z plynné fáze za sníženého tlaku na povrchu pevných těles, jehož podstata spočívá v tom, že nitrid křemíku vzniká reakcí plynného trichlorsilanu SiHCb s plynným amoniakem NH3 při teplotách pevnýchtěles 20 až900 °C, tlaku 1 až 200 Pa a objemovém poměru NH3/SÍHCI3 > Ϊ. Jestliže je teplota povrchu pevného tělesa nižší než 700 °C, musí být reagujícímu systému dodávána ještě jiná energie než tepelná.

Způsob výroby tenkých vrstev nitridu křemíku podle vynálezu odstraňuje nevýhody použití dichlorsilanu SÍH2CI2 tím, že jako výchozí surovinu používá trlchlorsilan SiHCb, který je podstatně levnější, dostupnější a požárně méně nebezpečný než dichlorsilan SÍH2CI2. Bod vznícení trichlorsilanu SiHCb je 230 °C. Další výhodou použití trichlorsilanu SiHCb je, že tato surovina, běžně používaná pro výrobu polykrystalického křemíku pro polovodiče, má podstatně nižší obsah elektricky aktivních nečistot ve srovnání s nejčistším dostupným dichlorsilanem SÍH2CI2. Tato výhoda se uplatní zejména při depozici vrstev nitridu křemíku na polovodičové substráty, kde se vyžaduje co nejvyšší čistota tenkých vrstev.

Přiklad

Příklad využití vynálezu lze uvést při depozici tenkých vrstev nitridu křemíku na křemíkové destičky ve výrobě integrovaných obvodů v pevné fázi. Křemíkové destičky jsou uloženy kolmo ve vzájemné vzdálenosti 5 mm ve vodorovném křemenném reaktoru odporově zevně vytápěném, umožňujícím pracovat za sníženého tlaku. Reaktorem proudí plynná směs složená z trichlorsilanu SiHCb a .amoniaku NH3 o objemovém poměru NH3/SiHCb=5 při průtoku par trichlorsilanu SiHCb 20 cm³/min. Tenze par trichlorsilanu při pokojové teplotě je dostatečná pro měření a regulaci uvedeného průtoku hmotovým regulátorem průtoku plynů. Celkový tlak v reaktoru při depozici je 40 Pa, teplota povrchu křemíkových destiček je 800 °C. Za těchto podmínek je rychlost depozice vrstvy nitridu křemíku 6,7 nm/min. Typický rozptyl tloušťky vrstvy nitridu křemíku na křemíkové destičce o průměru 63,5 milimetru je ± 1 % a mezi několika desítkami křemíkových destiček ve várce ± 3 proč. Typický index lomu vrstvy nitridu křemíku je 1,995 pro λ = 632,8 nm.

Claims (2)

1. Způsob výroby tenkých vrstev nitridu křemíku chemickou depozicí z plynné fáze za sníženého tlaku na povrchu pevných těles, vyznačený tím, že nitrid křemíku vzniká reakcí plynného trichlorsilanu SiHCb a plynného amoniaku NH3 při teplotách pevných těles 20 až 900 °C, objemovém poměru vynalezu

NH3/SÍHCI3 > 1 a celkovém tlaku 1 až 200 Pa.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že při teplotách pevných těles nižších než 700 ^CC se reakčnímu systému dodává ještě jiná energie než tepelná.